DE757563C

DE757563C - Sicherheitsventil

Info

Publication number: DE757563C
Application number: DED81788D
Authority: DE
Inventors: Richard Koeller
Original assignee: SCHIFF und MASCHB A G DEUTSCHE
Current assignee: SCHIFF und MASCHB A G DEUTSCHE
Priority date: 1939-12-28
Filing date: 1939-12-28
Publication date: 1953-05-26

Description

Sicherheitsventil Bei allen bisherigen Sicherheitsventilen wird, der erforderliche. Schließdruck nicht erreicht, und es stellt sich deshalb oft ein leichtes Wrasen dieser Ventile ein. Das Nichterreichen des- Schließdruckes ist begründet in der. zu. geringen tatsächlichen Druckspanne zwischen dem Betriebsdruck- und dem Abblasedruck (Genehmigungsdruck)- der. Sicherheitsventile. Durch die rechnungsmäßig ermittelte--Druckspanne ist die Kraftbestimmt, mit welcher die Feder oder das Gewicht das Ventil dicht schließen soll. Die Erzielung absolut dichter, d. h: wrasenfreier Ventile setzt aber voraus, da B- die aufeinander dichtenden Ventilflächen so beschaffen sind, daß unter allen Umständen der an den Dichtungsflächen wirklich vorhandene Schließdruck mindestens gleich dem oder größer ist als der Schließdruck, dessen das Ventil zum dichten Abschluß nach der Rechnung mindestens bedarf. Diese Forderung bedingt einen größtmöglichen. spezifischen Flächendruck zwischen Ventilkegel und Ventilsitz. Zweck der Erfindung ist, diese Bedingung durch kegelförmige Dichtungsflächen besonderer Art zu erreichen.
Theoretisch ist der größtmögliche spezifische Flächendruck durch die kleinstmögliche Dichtungsfläche erzielbar. Eine Kante (Schneide) wäre hiernach der ideale Sitz des Kegels. Eine solche Ausführung ist jedoch praktisch nicht möglich.
Um nun unter Anwendung kegelförmiger rein metallischer Dichtungsflächen einen erhöhten tatsächlichen Schließdruck zu erreichen, stehen gemäß der Erfindung die vom Ventilkegel berührte Sitzflächenbreite und die Neigung des kegelförmigen Ventilsitzes in einem solchen Verhältnis zueinander, daß die Sitzfläche in der Projektion, d. h. in der Schließdruckrichtung, weniger ,als r mm beträgt. Die metallenen Dichtungsflächen liegen hierbei auf der Mantelfläche eines spitzen Kegels, und es kann hierdurch beispielsweise eine Projektionsdichtungsfläche von etwa o,2 mm Breite bei beispielsweise 3- bis 4facher wirklicher Sitzbreite, also bei noch guter Ausführungsmöglichkeit, erzielt werden. Durch den auf diese Weise wesentlich erhöhten spezifischen Dichtungsflächendruck wird erreicht, daß der rechnungsmäßig unter Zugrundelegung der gemäß der Erfindung gewählten Breiten- und Winkelverhältnisse der Dichtungsflächen erforderliche Schließdruck geringer ist als die aus der Differenz zwischen Betriebsdruck und Genehmigungsdruck errechnete Druckspanne. Die auf diese Weise bestimmte Feder- oder Gewichtsbelastung genügt daher in allen Fällen, um das Ventil gegen den Arbeitsdruck völlig dicht zu halten.
Es ist zwar an sich bekannt, den Winkel des Dichtungskegels von Überdruckventilen mit Weichpackung klein zu machen. Hierbei dient jedoch die Spitzkegelfö@rm- anderen Zwecken und führt auch nicht - zu- einer etwa schneidenförmigen Dichtungsfläche von weniger als r mm Breite.
Die Erfindung bietet einen weiteren wesentlichen Vorteil bei der Anwendung auf sogenannte Vollhubsicherheitsventile, bei denen sich über dem Ventilkegel ein Drosselkragen befindet, gegen den der Dampf eine Hubwirkung ausüben soll. Bei dem Erfindungsgegenstand wird dieser Drosselkragen bei öffnendem Ventil infolge der spitzkegeligen Dichtungsflächen sofort unmittelbar von- dem austretenden Dampfstrahl beaufschlagt, so daß das Ventil beim Öffnungsdruck sofort ganz öffnet. Im Gegensatz hierzu wird bei den bisherigen Sicherheitsventilen in der Kegel der Dampfstrahl durch die horizontale Sitzfläche um 9o° abgelenkt, und nur ein Bruchteil trifft den Drosselkragen. Die Erfindung kann auch bei Vorsteuerventilen für Hauptsicherheitsventile Verwendung finden.
Die Zeichnung zeigt skizzenhaft ein Ausführungsbeispiel für ein federbelastetes Ventil in einer Vergrößerung.
Bei diesem Beispiel ist ein Arbeitsdruck P von 7o atü und ein Genehmigungsdruck (Abblasedruck) von 75 atü angenommen. Der mittlere Sitzdurchmesser ist mit 25, 27 mm gewählt. Demnach beträgt der Arbeitsdruck unter dem Kegel nach bekannter Formel 35o kg, während sich hei einem Genehmigungsdruck von 75 atü eine Federbelastung von 375 kg ergibt. Diese entspricht einem Schließdruck Pv von 25 kg. Als Kegelwinkel 2 a wurde ein solcher von. 2 mal 15' = 3o° bei wirklicher Sitzbreitey von o,8 mm gewählt. In der axialen Projektion (Schließdruckrichtung Pv) beträgt die Breite x der Sitzfläche o,2o mm. Bei dieser Sitzflächenbreite ergibt sich bei einem Arbeitsdruck von 7o atü nach bekannter Formel (s. H ü t t e) ein erforderlicher Schließdruck Pvi von nur 17 kg. Der tatsächlich vorhandene Schließdruck ist demnach um 8 kg höher als der rechnungsmäßig erforderliche. Die Querschnittsverhältnisse in dem Ventilgehäuse C für die Dampfströmung um den Kegel und in der Druckkammer A sind im Verhältnis zu dem Abdampfrohr so gehalten, daß sich in der Kammer A ein gewisser Druck einstellt, der von unten auf den Kopf B des federbelasteten Ventilstößels drückt, so daß das Ventil nicht eher schließen kann, als bis der Kesseldruck wieder auf den Betriebsdruck gesunken ist. Sobald der Betriebsdruck wiederhergestellt ist, genügt der Druck in der Kammer A bzw. auf den Stößelkopf B nicht mehr zum Affenhalten des Ventils, so daß dieses im gleichen Augenblick schließt.
Ventilsitz und Kegelführung bilden einen einheitlichen Körper E, der genau bearbeitet werden kann und das zentrisch genaue und gleichmäßige Aufsetzen des Ventilkegels F gewährleistet.
Aus der Zeichnung ist ferner ersichtlich, daß infolge der spitzkegeligen Gestaltung des Ventils die Dampfstrahlen den Hubkragen D des Ventilkegels unmittelbar unter düsenförmiger .und wirbelfreier Ausnutzung der Strömungsenergien des Dampfes treffen, wodurch eine volle Hubwirkung erreicht wird.

Claims

PATENTANSPRUCH: Sicherheitsventil oder dazugehöriges Vorsteuerventil mit spitzkegelförmiger rein metallischer Dichtungsfläche, insbesondere für Schiffskessel, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Ventilkegel berührte Sitzflächenbreite (y) und die Kegelneigung (a) in einem solchen Verhältnis zueinander stehen, daß die axiale Projektion (x) der Sitzfläche (y) weniger als i mm beträgt. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift N r. 341381; USA.-Patentschrift Nr. i -23133o; französische Patentschrift Nr.4965o5; » Safety valves « von Richard H. B u e 1, New York, 1875, S. 58 bis 61.