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Beschreibung zu der Gebrauchsmusteranmeldung der Firma Gustav F.
Gerdts, Brames, Hemmstrasse 130 Hochhub-Sicherheitsventil, das in mehreren Hubstufen
abbläst Beim Abblasen von Dampfkessel-Sicherheitsventilen, vor allem bei solchen,
die mit vollem Hub öffnen (sogenannte Hoohhub-Sicherheitsventile) tritt ein sehr
starkes Geräusch auf, da die austretende Dampfmenge sehr gross ist. Bei einem Sicherheitventil
muss der Sitzquerschnitt so gross bemessen werden, dass ein Überschreiten des Kesseldruckes
auch bei höchster Dampferzeugung und völligem Aufhören des Dampfverbra. Ta. bhes
unmöglich ist. Die entsprechend diesem grossen Sitzquerschnitt und dem starken Druckgefälle
ausblasende Dampfmenge führt sehr oft zu einem Überreissen von Wasser, so dass das
Sicherheitsventil spuckt.
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Die mit dem Abblasen so grosser Dampfmengen verbundene plötzliche
Druckverringerung führt zu Temperatursenkungen, die wiederum Wärmespannungen zur
Folge haben.
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Wenngleich das Sicherheitsventil einen so grossen Querschnitt aus
den genannten Gründen haben muss, so ist doch in vielen Fällen der Überschuss an
Dampferzeugung nicht so gross, dass zum Abblasen der übererzeugten Dampfmenge der
volle Querschnitt des Sicherheitsventiles erforderlich ist. Bei den bisher bekannt
gewordenen Hochhub-Sioherheitsventilen öffnet sich aber beim Überschreiten des normalerweise
zulässigen Kesseldruckes in jedem Falle das Sicherheitsventil mit vollem Querschnitte
Nur bei ganz geringer Überschreitung des normalen Kesseldruckes öffnen manche Hochhub-Sioherheitsventile
zuerst mit ganz geringem Hub (sogenanntes Vorblasen), da dann die ausströmende Dampfmenge
noch nicht ausreicht, um die Hochhub-Einrichtungen (Zusatzfläche oder Hochhubkammer)
wirksam zu machen. Die bei diesem Vorblasen austretende Dampfmenge ist aber so klein,
dass in den meisten Fällen, also auch bei verhältnismässig
geringer
Dampfübererzeugung, der Kesseldruck weiter ansteigt und dann das Sicherheitsventil
voll öffnet, wodurch die vorerwähnten Nachteile entstehen.
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Durch die vorliegende Erfindung sollen nun die Schwierigkeiten beseitigt
werden, die dadurch entstanden, dass auch bei geringer Dampfübererzeugung ein starkes
Abblasen der Sicherheitsventile erfolgte. Erfindungsgemäss bläst das Sicherheitsventil
nicht mehr plötzlich mit vollem Hub, sondern in zwei oder mehreren Hubstufen (ausser
der Vorblasstufe) ab. Wenn die Dampfübererzeugung nur gering ist, öffnet das Sicherheitsventil
nur mit einem Bruchteil, beispielsweise nut mit 1/2 oder 1/4 des vollen Hubes, und
erst bei steigender Dampfübererzeugung und eni sprechend steigendem Kesseldruck
mit grösserem Hub. Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die auf
den Ventilkörper in Ventilschliessrichtung wirkende Kraft während der Hauptöffnungsbewegung
des Ventils-also auch abgesehen von einem gegebenenfalls vorgesehenen Vorblasestadiumabsatzweise
wächst. Vorzugsweise werden dem während des Hauptöffnens allmählich wachsenden Gegendruck
bei ein oder mehreren vorbestimmten Hubhöhen zusätzliche Gegendrücke sprunghaft
überlagert. Konstruktiv kann man dies beispielsweise dadurch erreichen, dass ausser
der normalen, den Offnungsdruok des Sicherheitsventiles bestimmenden Schliessfeder
oder dem Belastungsgewicht eine oder mehrere Zusatzfedern oder Zusatzbelastungsgewichte
angeordnet sind, die aber so eingebaut sind, dass sie erst bei Erreichen eines gewissen
Teiles des Ventilhubes ihre Kraft direkt oder mittelbar auf den Ventilteller des
Sicherheitsventiles ausüben. Von der Hubstellung an, bei der die zusätzliche Feder
oder das zusätzliche Gewicht wirksam wird, muss der ausströmende Dampf einen weiteren
Druck überwinden, bevor das Ventil weiter öffnet. Zur Ausübung dieses höheren Druckes
ist er bei richtiger Bemessung der zusätzlichen Belastungsfeder oder des Belastungsgewichtes
nicht in der Lage, bevor nicht eine zusätzliche Steigerung des Kesseldruckes stattgefunden
hat.
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Diese zusätzliche Steigerung des Kesseldruckes kann aber erst dann
eintreten, wenn die Dampfübererzeugung stärker ist als die Dampfmenge, die bereits
durch das teilweise geöffnete Sicherheitsventil abbläst.
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Das entsprechend der Erfindung gestaltete Sicherheitsventil öffnet
also erst dann mit stärkerem oder vollem Hub, wenn tatsächlich eine so starke Dampfübererzeugung
vorliegt, dass dieses starke Öffnen des Sicherheitsventils erforderlich ist.
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In den meisten Fällen ist die Dampfübererzeugung nur gering und demzufolge
öffnet das erfindungsgemäss ausgebildete Sicherheitsventil dann auch nur mit einem
Teil seines Hubes. Es tritt dann auch nur ein Teil der Dampfmenge aus, die bei voller
Öffnung des Sicherheitsventiles entweichen würde. Dementsprechend ist das Abblasegeräusch
gering. Auch das bei starkem Abblasen des Dampfes entstehende Mitreissen von Kesselwasser
unterbleibt, ebenso die schroffe Drucksenkung und die damit verbundenen Temperatursenkungen,
so dass der Dampfkessel geschont wird. Andererseits ist die Sicherheit des Keggelbetriebes
gewährleistet, da das Sicherheitsventil bei genügendem Ansteigen des Dampfdruckes,
also dann, wenn eine wirklich starke Dampfübererzeugung vorliegt, wie jedes andere
Sicherheitsventil mit vollem Hub öffnet.
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In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens dargestellt.
In dem Ventilsitz a ist der Ventilteller b geführt, der über eine Kugel c und einen
Federteller d durch die Hauptfeder e gegen die Dichtfläche des Sitzes a gedrückt
wird. Die Spannung der Hauptfeder e wird über einen zweiten Federteller f durch
eine Druckschraube g derart eingestellt, dass das Sicherheitsventil bei den vorgeschriebenen
Kesseldruck zu öffnen beginnt (Vorblasestellung). Gegen den gegenüber dem Durchmesser
des Ventiltellers b grösseren Federteller d (oder gegen einen Absatz am Ventilteller,
je nach der gewählten Ausführung) strömt der Dampf und übt dabei
bei
ausreichend hohem Kesseldruck (nach Beendigung des Vorblasens) eine zusätzliche
Kraft aus, die durch den Abstand der Wand h von dem Rand des Federtellers d beliebig
bemessen werden kann. Diese zusätzliche Kraft ist in der Lage, die beim Öffnen des
Ventiles zunehmende Federkraft zu überwinden, so dass die bekannte Hochhubwirkung
eintritt.
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Ausser der Hauptfeder e (die auch mehrteilig sein kann) ist eine Zusatzfeder
k angeordnet, die nach unten gegen einen Federteller 1 drückt, der durch einen Ansatz
m und eine Bundmutter n in einem Führungsstück o so gehalten ist, dass der Ventilteller
b sich um das Mass p heben kann, bevor sich die Kraft der Zusatzfeder k auf den
Ventilteller b auswirkt. Bei weiterem Öffnen des Sicherheitsventiles über das Mass
p hinaus muss also durch den Dampfdruck die Summe der Kräfte der Federn e und k
überwunden werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Führungsstück o
mit einem Flansch q versehen, der zwischen den Federteller f und das obere Ende
der Feder e geklemmt ist, so dass eine weitere Befestigung nicht erforderlich ist.
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Die Wirkungsweise geht aus dem schon in der Beschreib bungseinleitung
Gesagten hervor. Der Ventilteller b öffnet sich unter Einwirkung des Dampfdruckes
auf den Ventilteller und auf die Hochhubzusatzfläche vorerst nur um das Mass p,
da durch die Kraft der Feder k ein weiteres Öffnen des Sicherheitsventiles verhindert
wird, wenn nicht der Kesseldruck weiter ansteigt, und zwar derart, dass er auch
die Kraft der Feder k noch zusätzlich überwinden kann. Es entsteht also ein Öffnungsdiagramm,
wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
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Längs der Abszisse wächst in Richtung des Pfeiles K der Kesseldruck,
längs der Ordinate in Richtung des Pfeiles H die Hubhöhe des Ventils. Auf das durch
die Linie A-B gekennzeichnete Vorblasen (mit ganz geringem Hub) folgt der erste
Teilhub nach der Linie B-C, woraufhin, wenn keine weitere Drucksteigerung im Kessel
erfolgt, das Ventil nach der gestrichelten Linie C-G schliesst.
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Steigt dagegen der Kesseldruck um den Betrag C-D weiter an, so öffnet
das Sicherheitsventil um den zweiten Teil des Hubes D-E und schliesst, nachdem die
übererzeugte Dampfmenge abgeblasen ist, gemäss der Linie E-F-G. ei diesem Ausführungsbeispiel
ist nur eine einzige Zusatzfeder dargestellt. Es können auch zwei oder mehrere Zusatzfedern
vorgesehen werden, wenn die Betriebsart des Dampfkessels dies erfordert. Im allgemeinen
wird aber eine Zusatzfeder ausreichend sein.
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Fig. 3 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Hauptbelastungsfeder
als Drehstabfeder ausgebildet ist, die Zusatzfeder dagegen als Spiralfeder. Die
Wirkungsweise ist sinngemäss die gleiche wie die in Fig. 1 dargestellte Ausführung.
An die Stelle der Drehstabfeder kann auch ein Belastungsgewioht treten, ebenso wie
auch die Zusatzfeder durch ein Belastungsgewicht ersetzt werden kann.
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