Titel: | Ueber Dampfdruck-Verminderungsventile, insbesondere über Gronemeyer's Apparat. |
Autor: | P. H. Rosenkranz |
Fundstelle: | Band 238, Jahrgang 1880, S. 117 |
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Ueber Dampfdruck-Verminderungsventile,
insbesondere über Gronemeyer's Apparat.
Mit Abbildungen auf Tafel 8.
Rosenkranz, über Dampfdruck-Verminderungsventile.
Die zuverlässige Druckverminderung directer Wasserdämpfe für eine bestimmte
Druckhöhe, gleichviel ob im Druckerzeuger (Kessel) ein Wachsen oder Fallen des
Druckes stattfindet (letzteres natürlich nur in so weit, als es der gewünschte
verminderte Druck erlaubt), ist in der Praxis eine höchst wichtige Frage. Kessel,
welche mit 4, 5 oder 6at im Betriebe sind, sollen
oft nicht nur für diese Spannungen benutzt werden, sondern ihr Dampf wird für
Heizzwecke für Trockencylinder, Kochapparate u. dgl. abgeführt, welche beträchtlich
geringere Spannungen verlangen. Für solche Fälle werden dann die bekannten
Druckreducirventile eingeschaltet.
Diese bestehen meistens in einem mehr oder weniger entlasteten
Ventil, welches mittels Stange an einer Membran (meist Gummi) befestigt ist, unter
welch letzterer sich ein durch Feder oder Hebel und Gewicht belastbarer Kolben
befindet. Der directe Dampf tritt zwischen beide Ventiltellern ein und bleibt, in so
fern sie entlastet sind, auf Hebung oder Schluſs derselben wirkungslos. Der
Ventilraum über und unter diesen Tellern, welche auf Sitzen dichten, steht mit den
Räumen oder Apparaten in Verbindung, in welchen die Druckverminderung stattfinden
soll. Der verminderte Druck wird benutzt, um auf die Membran oder den Kolben zu
drücken, welcher von unten her der gewünschten Druckverminderung entsprechend
belastet ist.
Es wird sich also der verminderte Druck und der belastete Kolben
das Gleichgewicht halten, d.h. das entlastete Ventil bleibt geschlossen, wenn der
reducirte Druck um ein Geringes gröſser ist als die Belastung des Kolbens, und es
erfolgt Oeffnung des Ventiles bezieh. Nachtreten des Dampfes, wenn die verminderte
Spannung etwas gesunken ist und die Kolbenbelastung das Uebergewicht erhält. Auf
diese Weise tritt immer so viel Dampf nach, daſs die gewünschte verminderte Spannung
mit mäſsigen Schwankungen des Druckes constant bleibt. Diese Wirkung ist auch in der
That vorhanden; nur ist die Dauer derselben von der Beschaffenheit des Kolbens,
bezieh. von der der Gummimembran abhängig. Der Kolben mit Membran findet sich, wie
noch besonders hervorgehoben sei, bei den meisten Apparaten im unteren Theile des
Ventilkörpers, stets aber bisher so angeordnet, daſs die zu seiner Aufnahme
erforderlichen Theile ein zusammenhängendes Stück mit dem Ventilgehäuse bilden.
Kolben, welche nicht durch Membran geschützt sind, arbeiten bei
öfterer Reinigung im ganzen gut; es ist aber eine beständige Controle erforderlich,
wie denn auch das fortwährende Abflieſsen des Condensationswassers aus dem unteren
Theil des Apparates neben dem Kolben, da letzterer der leichten Beweglichkeit halber
nicht ganz dicht schlieſsen darf, als lästige Zugabe zu betrachten ist, abgesehen
davon, daſs das Wasser den Kolben mit der Zeit rauh macht, auch wohl
Schmutztheilchen mit sich führt, welche häufig sein Festklemmen veranlassen und die
Wirkung der ganzen Apparate in Frage stellen. Man führte deshalb die schützende
Gummimembran ein und es gibt leider kein anderes Material für diesen Zweck, welches
ebenso elastisch als dicht ist. Die Dauer dieser Gummiplatte ist indeſs bei den
bisherigen Anordnungen keine groſse; die beständige Wärme des ganzen Apparates,
sowie die Einwirkung des Dampfes und des heiſsen Condensationswassers zerstören den
Gummi sehr bald, indem sie ihn brüchig und steif machen, wodurch die Wirkung des
Reductionsventiles mit einem Male gestört ist. Die Kolben sind auch, wie dies schon
durch die Construction bedingt ist, für geringe verminderte Spannungen zu klein;
andererseits ist es auch nicht zweckmäſsig, dem Kolben mit der Membran den
verminderten Druck aus den Räumen des Ventilgehäuses zuzuführen, weil vielfache
Versuche ergaben, daſs hier oft noch ganz andere Spannungen und gröſsere
Schwankungen vorkommen, als es die beabsichtigte verminderte Spannung im Heizkörper
u. dgl. erlaubt. Ferner ist die Belastung des Kolbens durch eine Federspirale zu
tadeln. Diese Spiralen lassen nur einen ungenügenden Hub zu, weil im Augenblick
ihrer Zusammenpressung die Spannung wächst. Ein gewöhnlicher Hebel mit
Belastungsgewicht dagegen wirkt zu plötzlich bei Druckschwankungen und gibt
Stösse.
Alle diese Mängel sind auf geschickte Weise durch die Construction von H.
Gronemeyer in Brackwede (* D. R. P. Kl. 47 Nr. 5545 vom 14. November 1878) überwunden,
welche in Fig. 12 und
13 Taf. 8 dargestellt ist. Das oben beschriebene Princip ist zwar auch
hier beibehalten, indem der Schluſs des Ventiles von dem verminderten Druck abhängig
gemacht ist; das Ganze hat aber eine zweckmäſsigere Gestaltung erfahren.
V ist das bekannte entlastete Ventil und steht dasselbe
nach oben hin durch die Druckstange s mit einer Platte
m in Verbindung, welche unter einer gewellten
starken Gummiplatte P liegt. Diese Gummiplatte ist in
einen sehr geräumigen runden Hohlkörper H
eingeschlossen, welcher – dies ist eine der wesentlichsten Punkte des Patentes – auf
zwei Säulen D so isolirt angebracht ist, daſs die
Körperwärme des Ventiles ohne Einfluſs auf denselben bleibt. Der reducirte Dampf
wird nicht, wie dies bisher üblich war, von dem Hohlraum des Ventilkörpers direct
über die Membran geleitet, um hier auf Ventilschluſs zu wirken, sondern von dem
Heizkörper, in welchem der verminderte Druck statthaben soll, durch ein besonderes
Röhrchen r in den Raum über die Gummiplatte geführt, so
daſs man ganz sicher ist, die wirklich verminderte Spannung zum Ventilschluſs zu
benutzen – der zweite wesentliche Punkt des Patentes.
Der groſse Hohlraum über der Gummiplatte füllt sich nun vollständig mit
Condensationswasser und kühlt sich in der isolirten Lage sehr bald so ab, daſs er
kaum handwarm bleibt und dem Gummi nicht den geringsten
Schaden zufügt. Das Röhrchen r ist etwas geschwungen
anzuordnen, damit
auch das Manometer M zur Erkennung des verminderten
Druckes als Schutz den nöthigen Wassersack erhält. Das Hähnchen h soll zur Untersuchung dienen, ob das Rohr r frei ist, ob sich Wasser gebildet hat, und nach
Abstellung eines Hahnes zwischen Heizkörper und Rohr r
zur schnellen Nullstellung behufs Controle der Richtigkeit des Manometers. Uebrigens
empfiehlt es sich zum Schutz der Gummiplatte, den Hohlkörper H von vorn herein mit kaltem Wasser anzufüllen.
Die bisher üblichen Druckregulatoren mit Kolben hatten bei geringen Spannungen
verhältniſsmäſsig zu kleine Kolbendurchmesser und war letzterer durch die
Verhältnisse des ganzen Ventiles und durch die Reibung begrenzt. Bei dem
vorliegenden Apparate ist im Vergleich zum Ventil ein sehr groſser Durchmesser der
Platte m, welche den Kolben vertritt, bezieh. der
Gummimembran P gewählt, so daſs auch noch bei geringen
Spannungen eine genügende Kraft auf Schluſs des Ventiles wirkt und diesem Drucke
gegenüber die geringe Reibung der Stopfbüchse – die Druckstangen bestehen aus Stahl
und sind möglichst dünn gehalten – und der Drehbolzen am Hebel auſser Betracht
kommt. Während bei älteren Druckregulatoren die Kolbengröſse für 50mm Durchgang etwa 50mm beträgt, ist hier der Durchmesser der Gummiplatte 160mm, also der Druck zehn mal so wirksam. Da man nun
blos mit der Differenz des Druckes oder dem Ueberschuſs der verminderten Spannung
gegen die Hebelbelastung zu arbeiten hat, um den Ventilschluſs zu erzielen, so ist
dieser Gröſsenunterschied von sehr groſsem Einfluſs. Setzen wir die Grenzen der
erlaubten Schwankungen des Druckes auf ± 0k,1, so
haben wir im ersten Falle bei 50mm
Kolbendurchmesser nur 1k,9 Druck für den Schluſs
übrig, während im letzten Falle bei 100mm
Durchmesser 20k,1 Druck vorhanden sind. Geringe
reducirte Spannungen sind daher mit der früheren Einrichtung schwer zu erreichen und
die nicht ganz zu beseitigende Undichtigkeit und nicht vermeidbare unvollständige
Entlastung des Doppelsitzventiles, welches nicht gut schlieſst, wenn es nicht mit
einiger Kraft auf die Sitze gepreſst wird, treten daher bei der früheren Einrichtung
bald sehr merkbar auf, d.h. der gewünschte verminderte Druck wächst zu sehr, wenn
der Verbrauch an Dampf nachläſst, oder geringer wurde als die Undichtigkeit.
Unstreitig liegt dies bei dem Gronemeyer'schen Ventil
viel günstiger, wie auch die Anwendung bereits gelehrt hat.
Es ist nun noch die Hebeleinrichtung zu erwähnen, durch welche die Grenze der
Belastung bezieh. des gewünschten reducirten Druckes eingestellt wird. Um den Zapfen
a dreht sich ein Hebel n, gabelartig neben den Säulen D liegend, und
ist der Deutlichkeit halber der vordere Hebel weggelassen. In der Mitte der Hebel
befindet sich ein Stift, welcher durch das geschlitzte längliche Stahlauge o der Druckstange s geht
und daher vom Hebel senkrecht auf und ab mitgenommen wird, oder umgekehrt den Hebel
zum Folgen zwingt. Bei x ist eine Kette umgehängt und
an der Rolle R befestigt, an deren festen Achse der
Hebel n1 sitzt, welcher
das Belastungsgewicht g trägt. Es ist also eine
doppelte Uebersetzung vorhanden; in Folge der Rollenanordnung erfolgt der Schluſs
und die Oeffnung des Ventiles allmählich, weil sich während der Hebung der
Ausschlagwinkel des Belastungsgewichtes ändert und der Hebelarm n1 mit dem Winkel
wächst.
Diese höchst zuverlässigen Druckverminderungsventile, von denen ein Exemplar auf der
diesjährigen Gewerbeausstellung in Düsseldorf bei den Apparaten für
Speisewasser-Reinigung von K. und Th. Möller zu Brackwede in Thätigkeit war, berechtigen,
neben den sonstigen wichtigen Verwendungen, zu der Hoffnung, daſs sie dem oft
gefühlten Bedürfniſs Abhilfe gewähren, wenn zwei Dampfkessel, welche mit
verschiedenem Druck arbeiten, ihren Dampf vereinigt in ein Rohrnetz senden
sollen.
Die Herstellung dieser Gronemeyer'schen
Patent-Dampfdruck-Verminderungsventile hat die Firma Dreyer,
Rosenkranz und Droop, Fabrik von Armaturen für Dampfkessel und Maschinen in
Hannover, übernommen und Verfasser hielt es für wichtig genug, die
Druckregulatorfrage einmal näher zur Sprache zu bringen.
P. H. Rosenkranz.