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Sicherheitsventil für Dampf- und Flüssigkeitsleitungen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Sicherheitsventil und ähnliche druckabhängige Regelorgane,
wie beispielsweise Auspuffregler, insbesondere für Hochdruck-Dampf- und Flüssigkeitsleitungen.
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Durchweg wurden bisher Sicherheitsventile in der Weise ausgebildet,
daß sich ein Ventilkegel mit dem Dichtungsring von seinem Sitz abheben kann. Die
Nachteile dieser bekannten Konstruktion sind in der Praxis bekannt; sie bestehen
bei vielen Ventilen, namentlich bei Kesselsicherheitsventilen für Hochdruck, darin,
daß die Ventile bereits nach einmaligem Abblasen undicht werden und neu eingeschliffen
werden müssen. Oftmals schließen auch solche Sicherheitsventile nicht mehr selbsttätig.
Die Folge davon ist, daß oftmals die Kessel aus diesem Grunde vom Betrieb abgesetzt
werden müssen oder sonstige Betriebsstörungen hervorgerufen werden. Es ist auffallend,
daß die Formgebung und Betriebsweise der bekannten Sicherheitsventile in den letzten
Jahrzehnten keine wesentliche Entwicklung durchgemacht haben. Alle in diesem Zeitraum
vorgenommenen Verbesserungen erstreckten sich mehr oder weniger auf eine günstigere
Gestaltung der Ventilsitze und eine sorgfältigere Auswahl des Baustoffes für die
Ventilsitze. In dem gleichen Zeitraum hat jedoch die Hochdruck-Dampftechnik eine
Entwicklungsstufe erreicht, die so hohe Ansprüche an die zu verwendenden Armaturen
stellt, daß die bisherigen Konstruktionen und Leistungen der Sicherheitsventile
den gestelltenAnforderungen nicht mehr genügen.
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Mit der Erfindung wird nun ein. grundsätzlich neuer Weg beschritten,
um zu der erforderlichen Leistungssteigerung der Sicherheitsventile zu gelangen.
Nach der Erfindung ist das dadurch geschehen,
daß als Absperrorgan
ein an sich bekannter, um die Leitungsachse herum verstellbarer und an einem in
den Strömungskanal eingebauten Führungskörper abgestützter Drehschieber dient, dessen
Durchbrechungen j alousieartig reit entsprechenden Durchbrechungen des als Schiebersitz
ausgebildeten Führungskörpers zusammenwirken und der in Abhängigkeit vom Leitungsdruck
gesteuert ist. Es wird dadurch höchste Betriebssicherheit bei einfachster Konstruktion
unter Verwen= dang einer Mindestanzahl innenliegender Einzelteile erreicht. Außerdem
macht die neue Bauart eine Unterscheidung zwischen Sicherheitsventilen ohne Hilfssteuerung
und solchen mit Hilfssteuerung nicht mehr erforderlich, da die neue Bauart die Vorteile
beider Arten in sich vereinigt, und auch eine Hilfssteuerung, die aus komplizierten
Einrichtungen mit Hilfsventil, Entlastung usw. besteht, überflüssig wird. Das neue
Sicherheitsventil ist daher ganz allgemein anwendbar, wobei es sich insbesondere
bei hohen Drücken bewährt.
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Zweckmäßig ist der Drehschieber von außen, z. B. von einem in der
Ebene des Drehschiebers gelagerten Ritzel, antreibbar, dessen Antriebsachse die
Wandung des Gehäuses nach außen hin durchbricht und seine Verstellbewegung von einem
leitungsdruckabhängigen Kalben erhält. Ebenso kann auch das Ritzel durch eine Schnecke
ersetzt werden, wobei der äußere Aufbau des Antriebes eine andere Form erhält.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Drehschieber,
dessen lichter Durchmesser annähernd dem der Leitung entspricht, in dem als Gegenplatte
ausgebildeten Führungskörper und in einem ebenfalls in die Leitung eingebauten Gehäuseleitstück
gelagert, wobei ferner die Durchlaßöfrnungen des Gehäuseleitstückes nach dem Drehschieber
hin düsenartig verjüngt sind. Die Durchtrittsöffnungen können bei Ventilen mit höheren
Drücken dem kritischen Druckgefälle entsprechend sehr klein gehalten werden, so
daß der Raumbedarf des Drehschiebers, der nach beiden Seiten hin ein kleinstmögliches
Spiel aufweist, äußerst gering ist. Der Kraftbedarf für das Öffnen bzw. Schließen
des Ventils liegt in einem gut zu beherrschenden. Bereich, der z. B. durch eine
Übersetzung des Zahngetriebes an der nach außen führenden Antriebsspindel -im Verhältnis
z : 2 bis i : q. entsprechend herabgesetzt werden kann. Zur Vereinfachung der Bauweise
ist der Drehschieber mit dem Antriebsritzel in radialeAussparungen der Rohrleitungsflanschenverbindung
eingebaut, wodurch sich ein besonderes Ventilgehäuse ganz erübrigt, Das kleine Antriebsritzel,
, das mit der Außenverzahnung des Drehschiebers kämmt, ist im oberen Teil der Flanschenaussparung
gelagert und trägt auf der Spindelseite eine besondere auflegierte Dichtfläche.
Diese auflegierte Dichtfläche gewährleistet eine sichere Abdichtung nach der Stopfbüchsenseite
hin sowohl in geöffneter als auch in geschlossener Betriebsstellung. Die Spindelstopfbuchse
dient infolgedessen lediglich als Scherheitsstopfbuchse und ist völlig entlastet.
Im Gegensatz zu den üblichen Bauarten von Sicherheitsventilen, bei denen mit Ausnahme
der Haubenventile stets eine Umlenkung des Dampfstromes um 9o° erfolgt, geht bei
dem neuen Ventil der Dampfstrom in jedem Fall ohne Umlenkung gerade durch die j
alousieartigen Öffnungen hindurch. Hierdurch ist es möglich, eine große Dampfmenge
durch den engsten Querschnitt bei kritischer Dampfgeschwindigkeit durchzuschleusen,
während andere bekannte Ventile, um dieses zu erreichen, in Anbetracht des durch
die Umlenkung verursachten hohen Widerstandes stark überdimensioniert werden müssen.
Ein weiterer Vorteil der neuen Konstruktion liegt in der sparsamen Bauweise des
Ventils, dessen Gehäuse im wesentlichen einen Teil der Rohrleitung darstellt. Das
Gegengewicht kann im Gegensatz. zu den bekannten Konstruktionen mit einem parallel
zu der Leitungsachse liegenden kurzen Hebel sehr klein gehalten werden.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform als Beispiel der Erfindung
dargestellt.
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Fig. i zeigt einen Querschnitt durch die Flanschenverb-indung mit
dem Drehschieber und dem innenliegenden Antriebsritzel; Fig. 2 ist ein Längsschnitt
durch das Ventil; Fig.3 zeigt die Rückansicht auf das Ventil in Richtung des in
Fig. 2 eingezeichneten Pfeiles; Fig. q. ist eine Seitenansicht des Ventils, wobei
ein Teil des hydraulischen Gestänges geschnitten ist.
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Das Ende einer Dampf- oder Wasserleitung i ist mit einem Flansch 2
versehen, in dem ein Gehäuseleitstück 3 fest eingebaut ist. Dieses Gehäuseleitstück
weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt vier düsenartige Öffnungen
q. auf. Der Flansch 2 weist eine Aussparung 5 auf, dem eine gleiche Aussparung 6
in einem Flansch 7 gegenüberliegt. Der Flansch 7 gehört @u einem Ausblaserohrleitungsstück
B. Die Flansche 2 und 7 sind fest miteinander verbunden, so, däß die Aussparungen
5 und 6 ein Gehäuse innerhalb der Flanschenverbindungen.2,. 7 bilden. .In dem Flansch
7 ist gegenüber dem Gehäuseleitstück 3 eine in ähnlicher Weise aüsgebildeteGegenplatteg
angeordnet. DieseGegenplatte 9 dient als Führungskörper für den in die Aussparungen
5 und 6 eingesetzten Drehschieber io. Die ,Gegenplatte 9 ist gleichfalls mit Durchbrechengen
i i versehen, die den Durchbrechungen q. des Gehäuseleitstückes 3 entsprechen. Auch
der Drehschieber io, der in dem Gehäuseleitstück 3 und der Gegenplatte g drehbar
gelagert ist, weist Durchströmöffnungen i2 auf, deren freier Durchlaßquerschnitt
demjenigen des Gehäuseleitstückes und der Gegenplatte 9 entspricht. Der Drehschieber
io kann gegenüber dem Gehäuseleitstück 3 und der Gegenplatte 9 jalousieartig verstellt
@verden. Das geschieht mit Hilfe eines Antriebsritzels 13, das mit einem Zahnsegment
1q. des Drehschiebers io kämmt. Das Antriebsritzel 13 ist ebenfalls in der
Aussparung 5, 6 der Flanschenverbindung 2, 7 untergebracht.
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Das Antriebsritzel 13 ist mit einer Antriebsachse 15 versehen, die
den Flansch 2 nach außen hin
durchdringt, und zwar durch eine Stopfbuchse
16 hindurch. Die Abdichtung zwischen dem Ritzel 13 und dem Flansch 2 ist durch einen
auf legierten Dichtungsring 17 erreicht. Auf dem freien Ende der Antriebsachse 15
sitzt ein Kegelrad 18, das im Verhältnis i :2 mit einem Kegelrad 1g kämmt. Das Kegelrad
ig sitzt auf einer Welle 2o, auf der ein Hebel ei befestigt ist. Mit dem Hebel ei
ist eine Pleuelstange 22 gelenkig verbunden. Die Pleuelstange 22 ist an einer Kolbenstange
23 eines Kolbens 24 drehbar angeschlossen. Der Kolben 2q. gleitet in einen Zylinder
25, der über eine Leitung 26 mit einem Wasservorlagebehälter 27 in
Verbindung steht. Der Behälter 27 ist über ein Leitungsstück 28 an die Hauptleitung
i angeschlossen.
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Auf der Welle 2o ist noch ein Hebel 2g befestigt, an dessen freiem
Ende verstellbar ein Gegengewicht 30 sitzt.
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Die beschriebene Vorrichtung wirkt wie folgt: Bei einem Druckanstieg
in der Hauptleitung i über den eingestellten Betriebsdruck hinaus wird ein Druckimpuls
über die Impulsleitung 28 und den Wasservorlagebehälter 27 sowie die Leitung 26
auf den Kolben 2q. ausgeübt. Der Kolben wird unter der Einwirkung des Druckanstiegs
nach links verstellt, wobei die Kolbenbewegung über die Pleuelstange 22 und den
Hebel 21 auf die Welle 20 übertragen wird. Der Hebel 21 wird dabei aus seiner Ruhelage
um 22,5° verstellt. Diese gleiche Verstellung um 22,5° erhält das Kegelrad i9. Die
Drehbewegung wird dann weiter im Verhältnis von i ::2 auf das Kegelrad 18 übertragen,
dessen Drehbewegung im gleichen Ausmaß auf das Antriebsritzel 13 weitergegeben wird.
Das Antriebsritzel 13 treibt über das Zahnsegment 14 den Drehschieber io an. Je
nach dem Maß des Druckanstiegs in der Hauptleitung 1 vor dem Drehschieber 1o wird
die Drehbewegung des Drehschiebers entweder eine teilweise oder eine volle Öffnung
der vier Durchströmöffnun.gen 12 des Schiebers io bis zu 44° bewirken. Dabei überdecken
sich die Öffnungen 12 des Schiebers 1o mit den Öffnungen q. und 1 i des Gehäuseleitstückes
3 bzw. der Gegenplatte g im gleichen Ausmaß.
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Der überschüssige Dampf kann nun aus der Ausblaserohrleitung 8 ins
Freie abströmen. Gleichzeitig mit dem Drehschieber 1o wird das außenliegende Gegengewicht
3o angehoben. Nach Eintritt der gewünschten Druckminderung sinkt das Gegengewicht
30 wieder in seine ursprüngliche Ausgangslage zurück, wodurch der Drehschieber
1o ebenfalls wieder in seine anfängliche Schließlage zurückgestellt wird.
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Beim Ansprechen des Ventils sind nur die auftretenden Reibungskräfte
zu überwinden, wodurch ein sicheres und stoßfreies Arbeiten des Drehschiebers erreicht
wird, da dieser mit seinen Dichtflächen auf der Gegenplatte g in drehender Gleit-Bewegung
steht. Dadurch wird erreicht, daß entsprechend dem Druckanstieg in der Hauptleitung
i in kürzester Zeit der volle Durchgangsquerschnitt des Ventils freigegeben wird
und das Ventil nach Wiederherstellung des eingestellten Druckes in der Hauptleitung
ebenso schnell und sicher wieder schließt. Durch die auf den harten aufgepanzerten
Dichtflächen 31 der Gegenplatte g ist ein Öffnen oder Hängenbleiben des Ventils
ausgeschlossen, wie dies des öfteren bei Hebelsicherheitsventilen der Fall ist.