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Ventil Ein Mangel der selbsttätig öffnenden Ventile ist ihr geringer
Hub. Er ist zunächst dadurch bedingt, daß nach Öffnung des Ventils durch den Druck
des ruhenden Betriebsmittels, Gas, Luft, Dampf oder Flüssigkeit, der durch das strömende
Betriebsmittel auf die Vorderseite des Ventilkörpers ausgeübte Druck mit wachsendem
Ventilhuhe immer mehr abnimmt.
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Führt das Ventil nicht ins Freie, sondern ist es in eine Leitung oder
in einen sonstigen Raum eingebaut, so wird von (lern strömenden Betriebsmittel auf
die Rückseite des Ventilkörpers ein die Weiteröffnung des Ventils hindernder Druck
ausgeübt, der mit wachsendem X'eiitilhtil) immer mehr zunimmt.
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Ist schließlich das Ventil durch eine in üblicher Weise angeordnete
Feder belastet, so steigt mit wachsendem Ventilhub der Gegendruck der Feder immer
mehr an und wirkt ebenfalls der Weiteröffnung des Ventils entgegen. Ein bekanntes
Mittel zur Erhöhung des Hubes ist die Anordnung von Membranen, wodurch der die Weiteröffnung
bewirkende Druck vervielfacht wird, doch ist diese verwickelte Bauart nicht überall
am Platze.
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Eine Erhöhung des Hubes kann auch erreicht werden, -,venn es gelingt,
den Unterschied zwischen den Drücken, die von dem strömenden Betriebsmittel auf
die Vorderseite des Ventilkörpers und auf seine Rückseite ausgeübt werden, zu vergrößern.
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Nach der Erfindung wird der Unterschied zwischen diesen Drücken dadurch
vergrößert, daß in Strömungsrichtung gesehen vor dem Ventil eine düsenartige Verengung,
welche den Druck auf die Vorderseite des Ventilkörpers erhöht, und hinter
,lern
Ventil eine ejektorartig wirkende Vorrichtung, welche den Druck auf die Rückseite
des Ventilkörpers ermäßigt, angeordnet sind. Diese beiden Mittel können auch jedes
für sich allein verwendet werden.
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Ausfiihrungbeispiele zeigen die Fig. i bis 5. Fig. i stellt ein Ventil
mit üblicher Federbelastung dar. In der Zuleitung i ist eine düsenförmige Verengung
2 angeordnet, durch welche das Betriebsmittel in den ständig sich erweiternden Raum
3 tritt. Hierdurch sinkt in diesem Raum die Geschwindigkeit des Betriebsmittels
ständig, und damit steigt nach dem Bernoullischen Gesetz sein Druck immer mehr an.
Infolgedessen wird der durch Schraubenfeder 8 belastete Ventilkörper kräftig emporgehoben,
sobald das Ventil durch den Druck des ruhenden Betriebsmittels geöffnet «-orden
ist.
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Um das Betriebsmittel mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit durch
die Düse strömen zu lassen, muß Sorge getragen werden, daß die Reibungsverluste
in der Zuleitung i bis zur Düse möglichst gering werden und die Strömungsenergie
beim Eintritt in die Düse möglichst groß wird. Dies wird erreicht, indem die Zuleitung
vor dem Ventil auf eine möglichst lange Strecke möglichst gerade geführt wird und
indem die Innenwandung der Zuleitung eine glatte Oberfläche erhält. Der Druck des
strömenden Betriebsmittels auf die Rückseite des Ventilkörpers 4 wird durch die
saugende Kraft des Ejektors 5, 6 um so mehr ermäßigt, je weiter sich der Ventilkörper
dem unteren Rande der Wandung 5 nähert, indem durch den Zwischenraum zwischen den
M'andungen 5 und 6 immer mehr Betriebsmittel fließt. Der Druck in Raum 7 wird ein
Minimum, wenn der Ventilkörper an den unteren Rand der Wandung 5 anstößt und die
gesamte Betriebsmittelmenge durch den Ejektor 5, 6 hindurchströmt.
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Eine weitere Huberhöhung kann durch eine an sich, nämlich bei Rückschlagventilen
für Sauerstoffleitungen bekannte Anordnung einer zur Strömungsrichtung senkrecht
stehenden Schraubenfeder gemäß Fig. 2 erreicht werden. Der Bogen der Federachse
9 ist so flach gewählt, daß der von der Feder auf den Ventilkörper ausgeübte Druck,
nur durch Öffnung des X'eritils, mit steigendem Hub immer geringer wird. Bei gerader
Stellung der Feder würde der Druck gänzlich aufhören. Um die Feder wieder in die
Ursprungslage zu bringen, muß die Feder in der Endstellung, d. h. beim Anstoßen
der Feder an die Begrenzung io, noch eine leichte Krümmung haben.
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Grundsätzlich kann die Feder auch in umgekehrter Lage angeordnet werden,
also so, daß sich die Enden auf den Ventilkörper stützen.
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Die Fig. 3 und ,4 zeigen eine Schlauchsicherung für Autogenbrenner.
Die bei autogenen Schweiß-, Schneid- und Härteanlagen vorgeschriebenen und in ihrer
Bauart amtlich genehmigten Wasservorlagen haben zwei Mängel. Sie schützen erstens
nicht gegen Rücktritt von Sauerstoff in den Brennerschlauch, sondern nur gegen solchen
Rücktritt in die Leitung hinter der Wasservorlage. Sie schützen zweitens auch nicht
gegen diesen Rücktritt in die Leitung, wenn die Bedienungsmannschaft versäumt hat,
genügend Wasser als Ersatz für mit dem Gasstrom mitgerissenes oder verdunstetes
Wasser nachzuüllen. Explosionen im Brennerschlauch treten daher häufig auf, und
Explosionen in der Leitung sind meist auf fehlendes Wasser zurückzuführen.
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Abhilfe sucht man durch Einbau von Zusatzsicherungen in den Brennerschlauch
zu schaffen. Bisher befinden sich einwandfreie Zusatzsicherungen aber noch nicht
auf dem 'Markt. Die am meisten verbreiteten Sicherungen mit Lippenventilen gewähren
keinen Schutz gegen schleichenden Sauerstoff, da bei ihnen keine ständige Kraft
ein Zusammendrücken der Lippen bewirkt. Der rücktretende Sauerstoff übt erst bei
hohem Druck so viel Kraft auf die Lippen aus, daß kein Sauerstoff mehr durch die
Lippen hindurchgelangen kann.
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Die dargestellte Schlauchsicherung gewährt gleichzeitig eine genügende
Belastung für die Dichtung des Ventils im Ruhezustand und einen genügenden Gasdurchfluß
im geöffneten Zustand.
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Nach Öffnen des Brennerventils hebt der Druck des Gases in Zuleitung
i die Gummischeibe .4. Das nun durch Düse 2 strömende Gas ülit infolge der Erweiterung
des Raumes 3 einen starken Druck nach rechts auf die Gummischeibe aus, und gleichzeitig
wird durch den Ejektor 5, 6 das Ventil nach rechts gesaugt. Infolgedessen wird das
Ventil weit geöffnet.
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Die Gummischeibe vereinigt die in Fig.2 dargestellten Ventilkörper
4 und Schraubenfeder 9 zu einem einzigen Körper mit gleicher Wirkungsweise. Die
durchlochte Gummischeibe wird durch Rufpressen auf den Schaft der Stiftschraube
7 der einen etwas größeren Durchmesser als das Loch der Gummischeibe hat, und durch
Anziehen dieser Stiftschraube so eingestellt, daß sie einen derart flachen Bogen
bildet, daß die von ihr ausgeübte Kraft mit wachsendem Ventilhub sinkt. Nach richtiger
Einstellung der Gummischeibe werden die beiden Mundstücke bei 8 miteinander verlötet,
so daß von der Bedienungsmannschaft keine Abänderungen vorgenommen werden können.
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Es ist bei diesemGummiventil das gleichePrinzip der Kraftverminderung
mit wachsendem Hub angewendet wie bei der Anordnung nach Fig. 2, und es gilt auch
bezüglich des Standes der Technik das gleiche wie bei dieser Anordnung.
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Fig. 5 zeigt ein Membranventil für Betriebe, die Leuchtgas geringen
Druckes, Stadtgas, in Verbindung mit Preßluft verwenden, z. B. für mit künstlicher
Luftzuführung arbeitende gewerbliche oder industrielle Gasfeuerungen. Solche Ventile
sollen den Rücktritt von Preßluft in die Gasleitung aufhalten, um die Gasmesser
vor Beschädigungen zu schützen und Explosionen in den Leitungen zu verhüten.
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Das durch die Verengung i und den erweiterten Raum 2 strömende Gas
hebt mit starkem Strömungsdruck die Membran 3 hoch empor, so daß der Ansatz 4 der
Membran in die etwas größere Öffnung 5 gelangt. Infolge des so gebildeten ejektorartig
wirkenden
Ringraumes saugt das strömende Gas die Membran an, so daß sie noch weiter gehoben
wird.
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Die Membran ist aus einem Sonderleder gefertigt, weil die Gummiinenil>ranen
gegen Leuchtgas nicht widerstandsfähig sind. Sie ist mit Rücksicht auf die sehr
geringen Stadtgasdrücke nicht belastet, schließt daher im Ruhezustand nicht dicht,
legt sich aber bei Rückstrom von Preßluft bei einem gewissen geringen Druck dichtend
an.
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Bei plötzlichem starkem Rückdruck oder einer Explosion aus der Verbrauchsleitung
6 her besteht die Gefahr, daß die Membran beschädigt oder derart eingedrückt wird,
daß sie nachher nicht wieder in die ursprüngliche Ruhelage zurückkehrt. Deshalb
sind auf dem Körper 7 einige Rippen 8 angeordnet, auf die sich die Membran bei einem
starken Rückdruck oder einer Explosion stützt. Statt der StÜtzrippen kann auch eine
mit Aussparungen für den Gasdurchgang versehene Stützplatte vorgesehen und z. B.
an dem :@uflagekör1>er 9 befestigt werden. Wird die Membran nicht aus Leder, sondern
Gummi hergestellt und durch eine parallel oder senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete
Schraubenfeder belastet, so ergibt das Ventil in Verbindung mit einer Trockensicherung
gegen Flammenrückschlag eine selbständige trockene Sicherheitsvorlage für Azetylenanlagen
als Ersatz für die bisherigen Wasservorlagen. Ohne Hinzufügung einer solchen Trockensicherung
gegen Flammenrückschlag würde sie unter Beibehaltung der Wasservorlage als Zusatzsicherung
gegen Rücktritt von Sauerstoff dienen können.
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Ein -,N-eiteres .=\n\\-eiidungsgebiet für Ventile nach der Erfindung
sind Sicherheitsventile auf allen Gebieten der Technik, bei denen nach Erreichung
eines zulässigen Höchstdruckes ein möglichst schleuniges Ausströmen des Betriebsmittels
ins Freie erforderlich ist, uni ein weiteres Ansteigen des Druckes zu verhindern.
So ist z. B. für Sicherheitsventile für Azetylenentwickler vorgeschrieben, daß bei
einem Druck von 1,5 atü mindestens 6ooo 1 Gas stündlich abblasen. Hierfür sind allgemein
'Vlembranventile in Gebrauch. Unter @'#nwendung der Erfindung kann diese umständliche
Bauart vermieden oder bei Beibehaltung der Membran ein schnelleres Abblasen erreicht
werden.
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Im übrigen sind die Ventile nach der Erfindung vorzugsweise dort am
Platze, wo bei geringen Drücken einerseits in der Ruhelage eine genügende Dichtung
vorhanden sein soll, andererseits für den geöffneten Zustand eine große Durchgangsmenge
in der Zeiteinheit gefordert wird, wie z. B. bei Atemventilen an Atemschutzgeräten.