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Sicherheitsventil Die vorliegende Erfindung beischäfügt sich mit Sicherheitsventilen,
die in Rohrleitungen, beispielsweise in Schlauchleitungen eingebaut wer. Sie sollen:
Druckstöße auf die Rohrleitung mildern, die im wesenflichen aus zwei Ursachen auftreten,
einmal als dynamische Stöße, wenn der Ausfluß des Wassers plötz: lieh abgesperrt
wird, zum anderen., wenn bei verminderter Entnahme der von der Pumpe erzeugte, Druck
steigt und der Strömungswiderstand in der Leitung abnimmt.
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Ein derartiges Sicherheitsventil soll gedrängte Baumaße und leichtes
Gewicht besitzen. Weiter soll das nach Überschreiten des zulässigen Druckes abströmende
Wasser so abfließen, daß keine ruhenden Wasserreste zurückbileiben., die bei Frost
einfrieren könnten. Gewichtsbelastete Sicherheitsventile haben be;-d,eutendes: Gewicht
und erhebliche Baumaße. Federbelastete, Sicherheitsventile bekannter Bauart haben.
den Nachteil, daß sie, zwar bei einem bestimmten-Druck ansprechen, daß der Druck
aber stark ansteigt, wenn größere Mengen aus dem Sicherheitsventil ausströmen müssen.
Die Kennlinie eines solchen federbelasteten Sicherheitsventils, d. h!. der Druck
in: Abhängigkeit vom abströmenden Wasserfluß, verläuft also: steil. Im Gegensatz
hierzu
ist eine: flache Kennlinie zu fordern ; nach Ansprechen des
Sicherheitsventils sollen bei nur geringer oder überhaupt unterbleibender Drucksteigerung
große Wasserströme abgeführt -,vcrden.
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Ferner ist es erwünscht, daß der Ansprechdruck de-s Sicherheitsventils
bei geringer Wass:er,=ntnalima durch die Rohrleitung niedriger ist als bei hoher
M"asserentnahme. Bei stärl2°rer betriebsmäßiger Wasserentnahme ist die Gefahr einer
unzulässigen Drucksteigerung geringer einzuschätzen als bei geringerer Wasserentnahme.
Es ist also anzustreben, daß das Sicherheitsventil nicht allein auf den Druck, sondern
außerdem, wenn auch in geringerem Maße, auf die betri:ebsmäßig durchströmende Wassermenge
anspricht.
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Zur Lösung der genannten Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
das - Sicherheitsventil so zu gestalten, daß ein rahrförmiges, teilweise entlastetes
Doppelsitzventil von dem betriebsmäßig fließenden Wasser axial durchströmt wird.
Wenn nach Überschreiten des Ansprzchdruckes sich das Doppelsitzventil gegen die
Kraft von Federn von seinen Sitzen: erhebt, strömt das überschüssige Wasser im wesentlichen
in radialer Richtung ab. Auf diese Weise wird eine gedrängte Bauweise erreicht;
auch ist der Strömungswiderstand für das betriebsmäßig strömende Wasser recht g`ring.
Um Frostsicherheit zu erreichen, wird das über die Sitzflächen nach Ansprechen des
Sicherheitsventils absträmende Wasser in ein Gehäuse geleitet, das in E d°.r GP-bra.uchsanlage
nach einem an der tiefsten Stelle gel-cgenen Abwasserstutzen hin ntwässe,rt.
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Die «-eiter gestellte- Forderung nach einer flachen Kennlinie des
Sicherheitsventils wird durch zwei Maßnahmen erreicht, die unter Umständen gleichzeitig
benutzt «-erden können. Einmal sollte die Schließkraft des cntils sich mit dem Hub
nicht oder nur wenig verändern. Das wäre in einfachster Weise dadurch zu bewerkstelligen,
daß man als Schließkraft eine Gewichtskraft verwendet, allein die Benutzung von
Gewichten entspricht nicht der Forderung nach einer leichten und gedrängten Bauweise.
Es bliebe also: die Verwendung von Federn mit recht weicher Kennlinie, d. h. Federkraft
in Abhängigkeit vom Federhub, über. Aber auch wiche Federn gewöhnlicher Bauart sind
verhältnismäßig schwer und von großem Platzbedarf. Hier wird nun vorgeschlagen,
an Stelle von gewöhnlichen Federn Federungskörper zu verwenden, die mit einer abgeschlossenen
Menge Druckluft oder mit Druckgas gefüllt sind. Das eigentliche elastische Mittel
dieser Federungskörper ist also, das Druckgas. Da sich das Volumen der Federungskörper
mil dem Ventilhub nur verhältnismäßig wenig ändert, erhält man die gewünschte weiche
Kennlinie, ohne daß Gewicht und Platzbedarf stark ansteigen. Außerdem läßt sich
der Ansprechdruck in sehr weiten Grenzen verändern dadurch, däß man den Druck des
Druckgases ändert. Der Druck des eingefüllten Druckgases verändert sich nun allerdings
auch mit der Temperatur des Gases, und zwar ist der absolute Druck verhältnisgleich
der absoluten Temperatur. Dieser Mangel ist in vielen Fällen ohne sonderliche Bedeutung.
Bei der als Beispiel angeführten Verwendung des Sicherheitsventils in Feuerlöschschlauchleitungen
deshalb nicht, weil die Temperatur des geförderten Wassers. die sich im wesentlichen
der Armatur mitteilt, nur in ganz engen Grenzen schwankt.
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Ein zweites Mittel zur Erzielung einer weichen Kennlinie des Sicherheitsventils
besteht darin, daß die wirksame Fläche des Doppelventils nach dem Ansprechen sich
dadurch vergrößert, daß hinter eine oder auch beide Sitzflächen des Doppelventils
eine Drosselstelle entsprechend veränderten Querschnittes b schaltet ist.
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Die ' Aufgabe, den Anspreclidruck in engen Grenzen nach dem Fluß des
durchströmenden Wassers selbsttätig zu verändern, läßt sich durch eine" venturiartige
Ausbildung des Doppelsitzventils erreichen. Der das Sicherlicitsventil betätigend:a
Druck wird dabei an der engsten Stelle des Venturirohres entnommen. Die Druckhöhe
an der engsten Stelle ist um den Geschwindigkeitshöhenunterschied geringer als in
der unverengten Leitung. Je größer also der Wasserfluß ist, desto größer ist bei
gleichbleibendem Wirkdruck auf die Fläche des Doppelsitzvenvtils der Druck in der
unverengten Leitung. Durch die venturiartigeAusbildung des Doppelsitzventils wird
auch der bleibende: Druckverlust sehr gering, außerdem werden die Baumaße verhältnismäßig
klein.
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In: den Abb. i und a ist ein Ausführungshei:spiel gezeigt. Das betriebsmäßig
durchströmende-Wasser tritt in den Stutzen a des Gehäuses ein, der sich in Strömungsrichtung
(durch einen Pfeil gekennzeichnet) zu dem engsten Querschnitt an der Stelle b verengt.
Von hier aus tritt das Wasser in das Doppelventil c ein, das sich nach dem Austritt
zu wieder kegelförmig, Teil d, erweitert und schließlich in den Abgangsstutzen e
des Deckels f mündet. Das Doppelsitzventil c-d besitzt zwei Sitze g und
lt, - hat dabei den größeren Durchmesser. In der Ruhestellung wird das Doppelsitzventil
durch mehrere mit Druckgas oder Druckluft gefüllte Federungskörper i gegen seine
Sitze gepreßt. Der Druck
des eingefüllten Gases (der Luft) läßt
sich durch Aufpumpen oder Ablasisen; von: Luft verändern. h ist der betriebismäßig
verschlossene Auffüllstutzen, l der Druckmesser, der zweckmäßig unmittelbar nach
Werten des Ansprech:druckes beziffert ist.
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Spricht diais, Sicherheitsventil an, so strömt das Wasser durch den
ringförmigen Raum zwischen dien Teilen b und c über den Sitz, g in das Gehäuse,
das nach dem Abgangsstutzen. m zu entwässert; »a sitzt dabei an der tiefsten. Stelle
des Gehäuses. Ein zweiter' Wasserstrom strömt durch die Löcher n im Doppelsitzventil
zum Sitz la und von dort aufs ins Gehäuse. Auf seinem Strömungsweg hinter dem Sitz
h hat dieser Teilwasserstrom die Drois'selsbelle o zwischen dem Doppedsitzventil
und dem Ansatz des Deckels f zu durchströmen. Bei ruhendem Ventil war F die wirksame
Fläche des Doppelsitzventils; nach dem Anheben vergrößert sie sich zur Fläche E.
Diese bewirkt zusammen mit der weichten Kennlinie der Federungskörper eine flache
Kennlini,ei des; Ventils. q sind Anschlagstifter, die den: Hub des Doppelsitzventils
begrenzen.
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In dem Doppelsitzventil ist außerdem eine schraubenförmige Nut p an
dem Ende angebracht, wo das Ventil im Deckel f geführt Ist. Infolge der venturiartigen
Ausbildung des Doppelsitzventils ist der Wasserdruck an der Schraubennut p größer
als an den Bohrunr gen n. Auf diese Weise entsteht auch bei nicht geöffnetem Ventil
eine Sekundärströmung, die ein Einfrieren des Wasisers zwischen Doppelsitzventil
und Deckel während dies Betriebes verhindert.
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Dien in Abb. 2 durch einen Pfeil gekennzeichnete Strömungsrichtung
kann ohne, Beeinträchtigung der Wirkung des Ventils auch umgekehrt verlaufen. Das
Ventil kann aliso, in beliebiger Richtung in die: Leitung eingebaut werden,.