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Mittelbar gesteuertes Sicherheitsventil zum Einbau in Dampfanlagen
Die Erfindung bezieht sich auf mittelbar gesteuerte Sicherheitsventile, durch ,deren
Steuerventil die auf den Hilfskraftkolben des Hauptventils ausgeübte Schließkraft
überwacht wird. D.erar.tige Ventile sind sehr @ernpfindlich gegen Druckschwankungen,
so daß bei ihrem Einbau in Dampfanlagen oft ein heftiges Schlagen des Hauptventils
eintritt.
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Um diesen übelstand zu beheben, wird gemäß,der Erfindung in der Zuströmieitung,des
Ventils hinter dem Anschlußstutzen für das Steuerventil eine Drosselstelle z. B.
in Form ,einer eingebauten Blende vorgesehen. Dadurch wird :erreicht, daß durch
den Druckabfall des zum Hauptventil strömenden Dampfes die ,unter dem Hauptkegel
herrschende öffnwngskraft kleiner wird als beim Fehlen der Drosselstelle. Diese
Wirkung tritt auch unmittelbar ein, während bei der üblichen Einwirkung vom Steuerventil
aus eine Verzögerung entsteht, die Pendelungen hervorruft und eine Ursache für das
Schlagen des Hauptventils bildet.
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Die Einrichtung nach der Erfindung wirkt wie folgt: Bei geschlossenem
Steuerventil und geschlossenem Hauptventil ist der Druck vor und hinter der Drosselstelle
gleich. Wird der Aliblasiedruck .erreicht, so öffnet das Steuerventil. Aus der Druckkammer
über dem Hilfskraftkolben des Hauptventils kann nunmehr Schließdampf abströmen,
und das Hauptventil wird geöffnet. In diesem Augenblick beginnt der Dampf in der
Zudampfleitung des Hauptventils zu strömen, so daß sich hinter der Drass-elstelle,
also vor dem Hauptventil, !ein Druckabfall gegenüber dem Raum, an den das Steuerventil
angeschlossen ist, einstellt. Der Druckabfall vergrößert sich mit
zunehmender
Ausströmmenge. öffnet das Hauptventil schnell, so vergrößert sich auch die Strömungsgeschwindigk
eit des Dampfes und damit der Druckabfall sehr schnell. Iufolgedessen nehmen die
im Sinne des üffneies., auf :den Kraftkolben :des Hauptventils wirkenden Kräfte
stark ab, w#ihrend die im Sinne' des Schließens auf den Kraftkolben wirkenden Kräfte
nur langsam kleiner werden. Dadurch wird ein gewaltsames Aufschlagen des Hauptventils
wirksam verhindert.
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Mit der Blendenöffnung kann man bis zu c:ner Größe herabgehen, daß
das Varhältnis ihres Querschnittes zum freien Rohrquerschnitt dem Verhältnis der
kritischen Drück; entspricht. In diesem Falle würde der Druckabfall etwa 5o@'o erreichen.
Bei größerer B'.°ndenöffnung wird der Druckabfall entsprechend kleiner.
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Bei einem bekannten Sicherheitsventil für Dampfanlagen ist zwischen
dem Hauptventilkegel und dem Kraftkolben, auf den der vom Hilfsventil zuströmende
Dampf einwirkt, ein Getriebe mit Selbsthemmung eingeschaltet. Dadurch soll erreicht
werden, daß die übertragung der unter dem Ventil beim Offnen und Schließen entstehenden
Druckschwaxikun-en auf das Bewegungsgestänge verhind:ertund-ein gutes Arbeiten des
Sicherheitsventils gewährleistet wird. Mit dieser Einrichtung sollen die Druckschwankungen
des strömenden Mittels erst sekundär durch mechanische Widerstände behoben werden.
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Im Gegensatz dazu iverdcn nach der Erfindung die DruckschwanILungen,
die das unruhige Arbeiten des Ventils verursachen, in dem strömenden Mittel selbst
behoben, sie werden also primär bekämpft.
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Auf diese Weise wird ,erreicht, daß das Ventil sehr geschont wird,
weil sich Druckschwankungen, die in :der Leitung auftreten, nicht über die Drosselstelle
hinaus zum Ventil fortpflanzen. Insbesondere wird durch die Drosselstelle auch verhütet,
daß Druckschwankungen durch Rückwirkungen vorn Hauptkegel her das Steuerventil beeinflussen.
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Die Abbildung zeigt in vereinfachter Darstellung einen senkrechten
Schnitt durch :ein Ausführungsbeispiel. des Erfindungsgegenstandes.
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Es bezeichnet i die Zuströmleitung und 2 die Ausströmleitung des Hauptventils,
mit dessen Kegel 3 der Hilfskraftkolben 4. verbunden ist. In einigem Abstand vor
dem Hauptventil ist ah die Zuströmleitung i der Anschlußstutzen 5 des Steuerventils
angebaut. Hinter dem Anschlußstutzen ist in der Zu strömleitung eine Drosselstelle
6 z. B. in Form einer Bi:ende vorgesehen.
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Der in der Druckkammer 7 über dem Hilfskraftkollen 4. herrschende
Schließdruck wird von dem Steuerventil 8 überwacht. Der auf ' der Ventilspindel
12 sitzende Ausgleichkol-' ben 9 läuft mit Spiel in seiner Führung 13.
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Durch den Spielraum kann Dampf in eine . ,durch den Ventilkegel 8
abgeschlossene Vorj kiliimer 14. :eintreten. Bei geöffnetem Steuer-8 strömt
der Dampf aus der Vorkamriner 14. durch den Austrittsstutzen 15 aus. Von der Vorkammer
1 4. führt eine Verbindungsleitung 16 zur Druckkammer 7 des Hauptventils. Eine Zweigleitung
17, in der ein Hilfsabsp:errventil 18 angeordnet ist, führt von der Druckkammer
7 zur Ausströmleitung 2. Das Steuerventil ist durch ein auf einem Hebel 19 einstellbares
Gewicht 2o belastet.
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Der durch den Spielraum zwischen dem Ausglcichkolben 9 des Steuerventils
8 und der Kolbenführung 13 durchtretende Dampf füllt durch die Leitung 16 den Druckraum
7 über dem Kraftkolben q. :des Hauptventils 3 an. Das Absperrventil 18 in der Zweigleitung
17 ist dabei geschlossen. Auch das Steuerventil 8 bleibt so lange geschlossen, wie
der Druck in der Eintrittsleitung i die durch Einstellung des Belastungsgewichtes
2o des Steuerventils bestimmte Druckgrenze nicht überschreitet.
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Wird diese Druckgrenze überschritten, so wird das Steuerventil 8 geöffnet.
Der Schließdampf kann jetzt aus der Druckkammer. ? durch die Leitung 16, das geöffnete
Steuerventil 8 und den Austrittsstutzen 15 abströmen. Infolgedessen wird das Hauptventil
3 durch den auf die Stufenfläche des Hilfskraftkolbens 4. einwirkenden Druck geöffnet,
und der Dampf kann aus der Leitung i zur Austrittsleitung 2 abströmen.
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Durch das öffnen .des Absperrventils 18 in der Abzweigleitung 17 kann
man ebenfalls Schließdampf aus der Druckkammer 7 austreten lassen und :damit unabhängig
vom Erreichen der Druckgrenze des Dampfes in der Leitung i das Hauptventil zum öffnen
bringen.
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Beim öffnen des Hauptventils tritt infolge Drosselung an der Drosselstelle
6 und dem-.entsprechenden Druckabfalles des zum Hauptventil strömenden Dampfes die
eingangs erläuterte Wirkung auf. Ein plötzliches Aufschlagen des Hauptventils bis
in die Endstellung wird damit verhindert.
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Um auch das Arbeiten des Steuerventils in günstigem Sinne zu beeinflussen,
ist mit dem Belastungshebel 19 des Steuerventils der Kolben 21 einer ölbremse
verbunden und in die Ülbremseeine Dämpfungsfeder 23 in der Weise :eingebaut, d.aß
sie erst nach einem gewissen Anfangshub des Steuerventils 8 und damit des Kolbens
21 zur Wirkung gelangt. Das zunächst durch die Dämpfungsfeder 23 nicht zusätzlich
belastete Steuerventil öffnet deshalb schnell bis zu dem Punkte, wo die Dämpfungsfeder
anliegt, und sodann langsam weiter.