Titel: Ueber Naylor's Sicherheitsventil für Dampfkessel.
Autor: Campbell, Georg
Fundstelle: 1866, Band 182, Nr. LXX. (S. 260–263)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj182/ar182070

LXX. Ueber Sicherheitsventile für Dampfkessel, insbesondere das Naylor'sche Compensationsventil; von Georg Campbell.

Vorgetragen in der Versammlung der British Association zu Nottingham. – Aus dem Mechanics' Magazine, Juli 1866, S. 6.

Mit Abbildungen auf Tab. IV.

Von den verschiedenen Erfordernissen eines guten Sicherheitsventils sind die wichtigsten: Einfachheit der Construction und ein so weit genügender Ausgang für den Dampf, daß der Dampfdruck im Kessel den dem Gewichte des Ventils entsprechenden Druck nicht überschreiten kann. Ferner darf das Ventil durch die Reibung niemals festsitzend werden, und ebenso muß verhütet werden, daß durch unwissende und unverständige Arbeiter Gewichte aufgelegt werden können.

Meine Absicht ist nun, ein Sicherheitsventil zu veröffentlichen, welches die an ein gutes Ventil zu stellenden Anforderungen in ziemlichem Grade besitzt. Es ist eine Verbesserung des gewöhnlichen Hebelventils und wurde Hrn. William Naylor in London patentirt, welcher den Mechanikern |261| besonders durch seine Dampfhämmer bekannt ist, die von der Kirkstall-Hütte gebaut und in den besten Hammerwerken Englands und des Continents angewandt werden. Der Beschreibung des Naylor'schen Ventils wollen wir eine Vergleichung desselben mit dem gewöhnlichen Sicherheitsventil vorausschicken. In seinem schätzbaren Werke über Dampfmaschinen sagt Tredgold: „Es würde eine große Verbesserung der Sicherheitsventile seyn, wenn sie so construirt werden könnten, daß sie sich eines Theiles ihrer Belastung entledigen, nachdem sich die Ventile von ihrem Sitze gehoben haben.“

Die Sicherheitsventile, welche, wie bei Locomotiven und anderen transportabeln Kesseln, durch eine Federwaage belastet sind, entsprechen der ganz richtigen Bemerkung Tredgold's durchaus nicht, sondern wirken gerade entgegengesetzt, indem die Belastung des Ventils, wenn dasselbe sich öffnet, im Gegentheil vermehrt wird, wie man dieß bei einem abblasenden Ventile beobachten kann, indem dann der am Manometer beobachtete Dampfdruck oft 20 Pfd. per Quadratzoll mehr beträgt als er beim Oeffnen des Ventils betragen sollte. Dieser Umstand tritt besonders dann ein, wenn das Feuer geschürt wird und der Dampf dann keinen anderen Abzug als durch das Sicherheitsventil hat. Es versteht sich von selbst, daß die Belastung des Ventils beim Oeffnen desselben größer wird, da die Feder am Hebel mehr angespannt und der Druck also schon vorher bedeutend größer wird als er werden soll, wenn das Ventil sich so weit geöffnet hat wie es seiner freien Ausströmungsöffnung entspricht. Auf diese Weise muß nothwendig ein größerer Dampfdruck im Kessel hervorgebracht werden, wenn die Ventile lebhaft abblasen.

Ein Ventil, welches diesen Uebelstand vermeiden soll, wurde von Hrn. Bodmer in London construirt und befand sich auf der allgemeinen Industrie-Ausstellung im Jahre 1862. Dasselbe ist in Fig. 11 im Durchschnitt dargestellt und functionirt folgendermaßen: Der volle Dampfkessel-Druck wirkt auf die untere Seite des Ventils, ist jedoch von dem abblasenden Dampfstrom vollständig getrennt. Zu diesem Zwecke ist der Ventilkegel auf der unteren Seite cylindrisch ausgedreht und hat in dieser Oeffnung eine Scheibe, welche dampfdicht hineinpaßt und höher als der Ventilsitz liegt; die Ausströmungsöffnung für den Dampf liegt also unter dieser Scheibe. Der Dampf oder das Wasser von dem Kessel wird, unter Druck, durch ein centrales Rohr zu dem Raum zwischen der dampfdichten Scheibe und dem Ventilkegel zugelassen und so von dem Dampfstrom beim Abblasen des Ventils getrennt. Ob sich dieses Ventil in der Praxis bewährt hat, ist mir nicht bekannt, die dampfdichte Scheibe scheint mir aber eine lästige, wenn nicht eine bedenkliche Beigabe zu seyn.

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Ich will nun Naylor's Ventil beschreiben und zeigen, wie die Steigerung des Dampfdruckes im Kessel, welche beim Ausströmen des Dampfes stattfindet, durch dasselbe verhindert wird. Bei Betrachtung von Fig. 9 und 10 sieht man, daß das Ventil von gewöhnlicher Art, frei auf seinem Sitze liegend, ist.58) Das eine Ende des Hebels ist niederwärts gebogen, und die Spiralfeder zur Belastung des Ventils ist an demselben durch ein Gelenk befestigt; es ist klar, daß, wenn das Ventil durch den Dampf von seinem Sitz gehoben ist, das niedergebogene Ende des Hebels sich dann nach innen oder nach dem Ventil zu bewegt und dadurch seine Länge vermindert, während gleichzeitig die Spannung der Feder zunimmt. Dieses ist die Hauptverbesserung im Vergleich mit den gewöhnlichen Hebeln, bei denen die Last auf das Ventil vergrößert würde, statt sich zu vermindern. Der Betrag an Erleichterung, den das Ventil durch diese Hebelanordnung beim Oeffnen erhält, kann durch den für den Hebel gewählten Winkel beliebig abgeändert werden.

Fig. 12 ist ein Diagramm des Hebels: hierin zeigt a den Hub des Ventils, b die Federspannung und c die wirkliche Verkürzung des Hebels. Die starken Linien zeigen die Stellung des Hebels bei geschlossenem, die punktirten Linien bei ganz und halb geöffnetem Ventil.

Die horizontalen Linien x bei A zeigen die Zunahme der Federspannung bei der Bewegung des Hebels von der geschlossenen Stellung des Ventils bis zur vollen Oeffnung desselben, und die verticalen Linien y zeigen die Verminderung der Hebellänge bei denselben Stellungen.

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Die Federkraft ist zu 600 Pfd. per Quadratzoll angenommen, und wenn das niedergebogene Ende des Hebels einen Winkel von 55 Grad mit dem Horizonte macht und mit 1192 Pfund auf die Feder wirkt, so wird ein Druck von 170 Pfd. per Quadratzoll auf das Ventil hervorgebracht; hat sich aber, bei dem zunehmenden Dampfdruck, das Ventil 2 Grad oder 0,043632 Zoll gehoben, so erhält die Feder einen Zuwachs von 26 Pfund zur ursprünglichen Kraft; um diese Zunahme zu verhindern, verkürzt sich das niedergebogene Ende des Hebels um 0,09 Zoll, wodurch seine Wirkung per Quadratzoll des Ventils auf 158,34 Pfund reducirt wird. Diese Druckverminderung ist offenbar eine große Verbesserung, den langen Hebeln und Federn gegenüber. Der Hub des Ventils ist zu 2 Grad angenommen, da dieses der durchschnittliche Hub beim Dampfausströmen unter gewöhnlichen Umständen ist, wie die HHrn. Manning, Wardle und Comp. in Leeds, welche die Naylor'schen Sicherheitsventile ausführen, durch Versuche gefunden haben.

Aus Fig. 9 ersieht man, daß der Hebel und die Feder so in ein Gehäuse eingeschlossen sind, daß es dem die Maschine oder den Kessel bedienenden Arbeiter nicht möglich ist, das Ventil niederzuhalten oder durch besondere Gewichte noch mehr zu belasten; derselbe kann jedoch mittelst eines Stellrades mit Gewinde die Federkraft entweder vermindern oder sie bis zur erlaubten Grenze vermehren. Eine Ueberlastung kann nicht stattfinden, da die Feder gegen den Deckel des Gehäuses stößt, wenn die gestattete Belastung erreicht ist.

Der Betrag des Druckes auf das Ventil per Quadratzoll wird durch eine Scala an der Seite des Stellrades vermittelst eines Index angezeigt, der auf der Schraube, welche die Feder anzieht, angebracht ist.

Die Reibung ist dadurch, daß die Drehpunkte des Hebels auf Schneiden arbeiten, so weit als möglich vermindert.

Schließlich will ich noch bemerken, daß auf einem unserer größten Locomotivkessel zwei 4zöllige Ventile durch ein Ventil von 2 Zoll Durchmesser nach Naylor's Construction ersetzt wurden und letzteres den Zweck vollständig erfüllte.

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Wir haben die Abbildung des Ventils im Mechanics' Magazine durch die vollständigere im Practical Mechanic's Journal (Augustheft 1866) ersetzt. In Fig. 9 ist ein 2zölliges Doppel-Sicherheitsventil für Locomotivkessel im Durchschnitt und in Fig. 10 im halben Grundriß dargestellt. A, A bezeichnet die beiden Oeffnungen, durch welche der Dampf beim Heben der Sicherheitsventile in das Austrittsrohr B tritt; C, C sind die beiden Sicherheitsventile, deren jedes durch den Arm E eines um F drehbaren Hebels niedergehalten wird. Der andere Arm dieses Hebels ist um 45° niedergebogen und durch ein scharfkantiges Glied J mit dem unteren Ende einer Spiralfeder H verbunden, in welche dieses Glied eingehakt ist. Die oberen Enden dieser in röhrenförmige Gehäuse eingeschlossenen Federn sind in die unteren Enden der Stellschrauben L eingehakt, die durch centrale Oeffnungen im oberen Theil der Gehäuse gehen, sich aber nicht drehen können, da sie unten viereckig sind. M, M sind Muttern mit Handrad, durch deren Drehung die Schraubenspindeln gehoben oder gesenkt, und folglich die Spiralfedern mehr oder weniger angespannt werden. N, N ist ein scharfkantiger kreisförmiger Index auf dem oberen Ende einer jeden Schraubenspindel und O, O sind die Theilscalen an den Handrädern, welche angeben, wie stark die Federn per Quadratzoll belastet sind. Werden die Ventile gehoben, so heben sie das entsprechende Ende E der gebogenen Hebel mit und senken das entgegengesetzte, welchem die Federn H mehr oder weniger Widerstand leisten werden. Das gebogene Hebelende wird aber bei seinem Niedergang gleichzeitig dem Drehpunkte genähert, wodurch der vermehrte Widerstand der Feder compensirt wird. Anm. d. Red.

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