Titel: Ueber Ashcroft's Sicherheitsventil mit Sitz aus Nickelmetall.
Autor: Fithian, Edwin
Fundstelle: 1873, Band 208, Nr. XXVI. (S. 81–83)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj208/ar208026

XXVI. Ueber Ashcroft's Sicherheitsventil mit Sitz aus Nickelmetall; von Edwin Fithian, Hauptingenieur der Marine der Vereinigten Staaten.

Aus dem Journal of the Franklin Institute, März 1873, S. 169.

Mit einer Abbildung auf Tab. IV.

Zu den vergleichenden Versuchen mit dem Sicherheitsventil von E. H. Ashcroft in Boston (Mass., Amerika), diente ein cylindrischer horizontaler Röhrendampfkessel von 6 Fuß Durchmesser, 20 Fuß Länge, 22 Quadratfuß Rostfläche, 928 Quadratfuß Heizfläche und 30 nominellen Pferdekräften. Den Gegenstand dieser Versuche, welche unter einer Dampfspannung von 65 bis 80 Pfund per Quadratzoll vorgenommen wurden, bildeten sieben Ventile gewöhnlicher Gattung von 4, 3, 2 9/16, 2, 1 21/32 1 13/32 und 1 Zoll Durchmesser, und sieben Ashcroft'sche Ventile mit Sitz aus Nickelmetall von 4, 3, 2 1/2, 2, 1 1/2, 1 1/4 und 1 Zoll Durchmesser. Der Zweck der Versuche war, die Hubhöhe des Ventiles und den Querschnitt der Dampfausströmungsöffnung zu ermitteln, während das Ventil frei spielte und unter vollem Dampfdruck ausblies, und zu ergründen wie weit unter diesen Umständen der Druck noch gesteigert werden könne. Die Hubhöhe wurde dadurch ermittelt, daß man Vorrichtungen zum Ritzen an die Ventilstangen befestigte.

Die Vortheile eines Ventiles, dessen Sitz aus Nickelmetall besteht, sind unverkennbar. Das vierzöllige Ventil gewöhnlicher Construction hatte, als es bei der Grenze der Dampfspannung ausblies, 1/20 Zoll Hub und einen Ausströmungsquerschnitt von 63/100 Quadratzoll. Das Nickelsitzventil von gleichem Durchmesser zeigte bei gleicher Spannung einen Hub von 1/4 Zoll, und bot einen Ausströmungsquerschnitt von 3 14/100 Quadratzoll. Das gewöhnliche dreizöllige Ventil wurde 1/17 Zoll hoch gehoben und lieferte eine Oeffnung von 56/100 Quadratzoll, während das dreizöllige Ventil mit Nickelsitz 3/16 Zoll hoch gehoben wurde und 1 76/100 Quadratzoll Oeffnung darbot. Bei den Versuchen um zu ermitteln, |82| wie weit der Druck mit dem vierzölligen Ventil gewöhnlicher Construction gesteigert werden könnte, während dasselbe an der Spannungsgrenze ausblies, steigerte man die Spannung in 4 Minuten um 5 Pfund, ohne daß eine Vergrößerung seines Hubes wahrgenommen werden konnte, und hielt dann mit dem Versuche inne. Das unter den gleichen Umständen in Wirksamkeit gesetzte vierzöllige Ventil mit Nickelsitz öffnete sich, sobald die Druckgrenze erreicht war, bis zur vollen Hubhöhe, ohne daß die Spannung weiter gesteigert werden konnte; sie nahm vielmehr bis zu einem etwas unter der ursprünglichen Spannung liegenden Grade stetig ab, worauf das Ventil sich plötzlich schloß. In beiden Fällen waren die Feuer in normalem Zustande und die Ofenthüren geschlossen.

Dieser Versuch beweist, daß die Hebung eines Ventiles gewöhnlicher Construction ungenügend ist und mit dem Dampfdruck nicht hinreichend zunimmt, um die Spannung im Kessel unter allen Umständen zu mindern, daß vielmehr die Spannung während der Thätigkeit des Ventiles sich bis zum Eintritt einer Explosion steigern kann, mit einem Worte, daß das Ventil in Wirklichkeit kein Sicherheitsventil ist. Das mit dem Sitz aus Nickelmetall ausgestattete Ventil dagegen hob sich selbstthätig augenblicklich zu seiner vollen Höhe, wobei es eine Oeffnung von genügendem Querschnitte darbot, um den Kessel sofort zu entlasten.

Fig. 5 stellt das Sicherheitsventil mit Nickelsitz im Verticaldurchschnitte dar. Dasselbe wird durch eine mit Nickel plattirte, sehr sorgfältig gearbeitete Spiralfeder gegen seinen Sitz gedrückt. Der mit dem Sitz in Berührung kommende Theil der Ventilfläche besteht aus einem massiven Ring von Nickelmetall; aus dem gleichen Metalle besteht der Ventilsitz. Die Eigenschaften des Nickelmetalles bilden einen der wichtigsten Factoren des in Rede stehenden Ventiles. In der großen Härte dieses Metalles liegt die Bürgschaft seines Widerstandes gegen Abnutzung. Das Ventil wird durch die Einwirkung des Dampfes und der im Wasser suspendirten Salze nicht afficirt, und da es der Corrosion nicht unterworfen ist, so ist das bei gewöhnlichen Ventilen öfters vorkommende gefährliche Anhaften in Folge der Corrosion nicht möglich. Das Ventil hat, wie aus der Abbildung ersichtlich, einen umgebogenen Rand, so daß die Hauptmasse des dem Kessel entströmenden Dampfes abwärts gelenkt wird und gegen den Boden einer den Ventilsitz umgebenden Rinne schlägt. Der gegen die untere Ventilfläche aufwärts wirkende Rückstoß des in die Atmosphäre entweichenden Dampfes ist es, welcher die Höherhebung des Ventiles befördert. Diese Wirkung ist sicher und augenblicklich, und es hat sich gezeigt daß, je größer die Dampfspannung desto größer bei Anwendung einer und derselben Feder die Hubhöhe ist. Wird |83| z.B. bei einem dreizölligen Ventil mit Nickelsitz die Federspannung so regulirt, daß sich das Ventil bei 60 Pfund Dampfdruck öffnet, so wird dasselbe 1/8 Zoll hoch gehoben; gibt man der nämlichen Feder eine solche Spannung, daß sich das Ventil bei einem Dampfdruck von 80 Pfd. öffnet, so beträgt seine Hubhöhe 3/16 Zoll. Die Größe der Hebung des gewöhnlichen Ventiles dagegen bleibt sich bei jeder Spannung gleich, nachdem das Gewicht am Hebel auf den gegebenen Dampfdruck regulirt ist. Hat man z.B. das Gewicht des gewöhnlichen Ventiles so justirt, daß es einem Dampfdruck von 25 Pfund nachgibt, so beträgt der Hub des Ventiles 1/32 Zoll; der gleiche Hub findet aber auch statt, wenn es auf einen Druck von 80 Pfund justirt ist.

Die Explosionsversuche mit Dampfkesseln, worüber Prof. Thurston berichtete,14) haben manche alten Theorien über die Ursachen der Explosionen, wie Elektricität, Bildung von Gasen, plötzliche Dampfentwickelung von ungeheurer Spannung etc., über den Haufen geworfen, und den Beweis geliefert daß die verheerendsten Explosionen als Folge stufenweiser Dampfanhäufung unter dem mäßigen Drucke von 53 1/2 Pfund per Quadratzoll vorkommen können. Man hat bei jener Gelegenheit die Beobachtung gemacht, daß nur 13 Minuten Zeit erforderlich waren, um den normalen Druck von 30 Pfund im betreffenden Kessel auf 53 1/2 Pfd. zu steigern, worauf die Explosion erfolgte und der Kessel in Fragmente zertrümmert wurde, wovon ein 3 Tonnen wiegendes Stück 450 Fuß weit geschleudert wurde, zum Beweis daß die Versäumniß von nur wenigen Minuten, im Verein mit einem unwirksamen Sicherheitsventil, die schrecklichste Katastrophe im Gefolge haben kann.

Unter was immer für Umständen Explosionen vorkommen mögen, die wirkliche Ursache ist eine übermäßige Dampfspannung; und die Thatsache, daß solche mit Verlust von Menschenleben und Eigenthum verknüpfte Unglücksfälle, sey es aus Nachlässigkeit oder sonstigen Ursachen, sich ereignen, weist dringend auf die Nothwendigkeit hin, kein Mittel zur Abhülfe dieser Calamität unversucht zu lassen. Das einzige an einem Dampfkessel anzubringende Schutzmittel ist ein selbstthätiges Sicherheitsventil, welches in seinen Functionen zuverlässig ist, sich im richtigen Momente öffnet und schließt, und bei seiner Hebung unter allen Umständen die Dampfspannung im Kessel mindert, Eigenschaften welche das Ventil mit Nickelsitz in sich vereinigt.

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Polytechn. Journal, 1872, Bd. CCIV S. 1.

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