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wie dies auch durch directe Behandlung der sich in diesem Falle auf -—^ -- ^ reducirenden Differenzialgleichung der elastischen Fläche hervorgeht.
b) Berechnung der Dicke l>.*)
Zur Berechnung der Dicke l, müssen wir nach Gleichung (47) und (48) der Theorie den Werth der Function «l» bestimmen. Die allgemeine Untersuchung, an welchen Punkten der Platte diese Function ihre Mazimalwerthe erreicht, scheint sich nicht auf einigermaßen einfachem Wege führen zu lassen; man sieht indeß auch ohne Rechnung leicht ein, daß die Anstrengung entweder im Mittelpunkte, oder aber in den Ecken am bedeutendsten sein wird. Nun wird für den Mittelpunkt,
*) In einer Anmerkung zu der mehrfach citirten Abhandlung (». a. O. S. 420) befindet sich eine Notiz, hinsichtlich deren hier eine ergänzende Berichtigung Platz finden möge. Bekanntlich bleibt in der allgemeinen Lami'schen Elafticitätstheorie der relative Netrag der mit einer einfachen Ausdehnung verknüpften seitlichen Eontraction unbestimmt, wahrend er in der, den vorliegenden EntWickelungen zu Grunde liegenden Theorie gleich j sich ergab; gegenüber nun den Resultaten gewisser Ner» suche, welche für diesen Betrag eher den Werth ^ zu ergeben scheinen (welcher Werth denn auch unter anderen von Hrn. Dl. GrasHof in seiner „Festigkeitslehre" vorwiegend benutzt wirb), wurde nun in jener Anmerkung darauf hingewiesen, daß, abgesehen von allen theoretischen Gründen, hauptsächlich der Umstand für den Werth 4 spräche, daß er mit Ausnahme nur seltener Fälle die stärkeren Dimensionen liefere; dabei wurden als solche Ausnahmefäll« diejenigen bezeichnet, in welchen „die elastische Fläche an der am meisten in Anspruch genommenen Stelle der Platte sattelfürmig gekrümmt ist". Bei Untersuchung der rechteckigen Platten hat sich indeß herausgestellt, daß diese vermeintlichen Ausnahmen es in Wirklichkeit nicht sind, daß vielmehr die Fälle, in denen bei einer relativen Eontraction von ^ sich stärker« Dimensionen ergeben, als bei einer solchen von 5, viel seltener, wenn nicht vielleicht ganz ausgeschlossen find; «in Grund mehr, sich mit Rücksicht ans die Sicherheit in den An» Wendungen für den letzteren Werth zu entscheiden.
und wenn nun O gleich li gesetzt wird,
Legt man dem n verschiedene passende Werthe bei, so zeigt sich, daß
li». > l/>„. für n < 1,24281,
l/>„ << «l». für n > 1,24281;
demnach wird im ersten Falle </>., im letzteren O„ den maßgebenden Werth von y,(n) liefern.
Um die Benutzung dieser Formeln möglichst bequem zu machen, ist <l» für eine Reihe verschiedener Werthe von n berechnet und zur Bestimmung des Coefficienten « in der Gleichung
benutzt worden; diese Werthe finden sich in der Schlußtabelle. Führt man die Gesammtbelastung ? ein, so wird wegen p--4»br>--4s'np,
Nennen wir X, und V« die diesen Kräften entgegengesetzten specifischen Reactionen der Widerlagstanten, so können wir dieselben auf die Form bringen
X»---»P.k, V„--2P.Y, worin ^ und »/ nur noch Functionen von n sind, deren Werthe die Tabelle angiebt.
Es würde nun schließlich noch zu untersuchen sein, wie sich die Transversalkräfte X und V ändern, wenn man von den Rändern nach der Mitte der Platte hin geht; von praktischem Interesse ist diese Frage hauptsächlich dann, wenn die eine Kante überwiegend groß gedacht wird. Setzen wir nun n -- 02 uud berechnen V für den Punkt der ^Aze, welcher um m» von der kürzeren Kante 2» entfernt ist, so ergiebt sich durch Entwickelungen, welche zu weitläufig ausfallen, um sie bei der untergeordneten Bedeutung dieser Nebcnfrage hier zu reproduciren, daß für m > 2 mit einer Genauigkeit von 5 Ziffern
1 -- — » p
ist.
Für m--5 folat hieraus V---— 0,«x>3i. 3 p, woraus man erkennt, daß ei,ie>n«^an drei Seiten unterstützte Platte in den Fällen, wo jede der beiden unterstützten Parallelkanten mehr als 2,5 mal so lang ist, als die freie Kante, gerade so berechnet werden darf, als wäre die der freien Kante parallele Kaute ebenfalls frei.
Die Resultate der vorstehenden Entwickelungen lassen sich, wie folgt, zusammenfassen. Bedeuten:
2» die kürzere, 2 b die längere Kante der am Rande
6 den Elasticitätsmodul l "es Materials,
n das Verhältniß d : « der längeren Kaute zur kürzeren;
der längeren Kante;
der auf demselben ruhende Stift » ist (Fig. ?). Mau ist der Meinung, de» Fehler, welcher durch einen nicht ganz in der Aze des Ventils stehenden Stift entsteht, dadurch zu beseitigen, daß man letzterem eine möglichst scharfe Spitze giebt, ohne jedoch dadurch aus leicht erklärlichen Gründen ein befriedigendes Resultat zu erlangen.
Um Kosten zu sparen, macht man die Hebel sehr häufig aus Gußeisen, befestigt ihre Drchungspuntte au mit dem Ventiltörper angegossene Laschen und erreicht dadurch nur unrichtige Stellungen, wie auch falsche Abmessungen der Hebellängcn; erwägt man feiner, wie viel an Reibung durch diese in der Regel im dampferfüllten Räume liegenden gußeiserne« Hebel verloren geht, so darf man stA) nicht wuudern, wenu die auf's Genaueste berechneten Bclastuugsgewichtc zur Erreichung der beabsichtigten Spannung häusig nicht ausreichend find.
Häufig findet man bei älteren Kesselanlagen winkelartig gebogene gußeiserne Nelastungshebel, wie in Fig. 2 zu ersehen, welche mit größter Mühe kaum in die richtige Lage gebracht werden tönneu, ciue Tchwcrpunklsbestimmung schwer gestatten und bei Erhebung des Ventilcs eine Vergrößerung der Belastung hervorrufen. Solche Ventile tonnen daher selten richtig functiouireu, und sollte man sie überall, wo sie sich noch vorfinden, zu beseitigen suchen. Ich möchte hier auch nicht unerwähnt lassen, wie mir bei Revisionen vorgekommen ist, daß an einen Nelastungshebel dieser Construction die beiden Bolzen nicht parallel standen, also die Entfernungen a und 2', Fig. 3, differirten; natürlich stimmten sie auch mit den Entfernungen an dem anderen Hebel nicht. Hören da nicht jede Angabe und richtige Berechnung auf?
Das vom Maschinen-Inspector Thometzeck in Bd. VII d. Z. empfohlene Sicherheitsventil, Fig. 6, ist zwar den vorgenannten Ventilen mit Hebelbelastunge» vorzuziehen, jedoch nur unter der Bedingung, daß die Ventilsitze völlig horizontal stehen, in welchem Falle nur allein der Druck auf die Ventile in der Aze erfolgen tann. Allein diese Ventilconstrnction bedarf viel Material, ist also nicht billig, und viel Raum, außerdem ist die Handhabung der Ventile resp. das Auflegen der Belastungsgewichte eine sehr unbequeme. Endlich hat das von Thometzeck empfohlene Ventil resp. der Ventilsitz eine durchbrochene Verlängerung nach oben, wie auch das in Fig. 7 angegebene Ventil behufs Führung für den Ventiltegel; bei beiden kommt die ganze lichte Oeffnung zur Geltung, mithin können selbige, weil keine Stege in Abzug gebracht werden, kleiner als diejenigen mit nach unten gekehrten Fühlungsstegen angewendet werden. Dieser anzuerkennende Vortheil, welcher durch die nach oben verlegte Führung erzeugt worden ist, wird aber in dem genannten Falle dadurch wesentlich beeinträchtigt, daß meinen Erfahrungen gemäß derartige Ventile nicht zum sichern Schluß zu bringen waren, so viel Sorgfalt auch bei Behandlung derselben verwendet wurde. Ich schreibe dies lediglich dem Umstände bei, daß bei nicht ganz reinen Tpeisewassern Schlammtheile mit dem Dampf mechanisch bei dem Abblasen fortgerissen werden und daß Letztere auf der Dichtungsfläche an den vorstehenden Stegen l, b, Fig. 7, wo der Dampf sich stößt, liegen bleiben und dadurch las Ventil am dampfdichten Verschluß hindern.
Häusig werden die metallenen vorher bearbeiteten Ventil
sitze mit conischcr Verjüngung und eingedrehten Ruthen verschen, um, nachdem Letztere mit Haufschuur und Mennigtitt ausgefüllt worden, mit Hämmcrschlägen in den gußeisernen Ventiltörper getrieben zu werden. Wenn nun einerseits zugegeben, werden muß, daß der Ventilsitz sich daun nicht immer genau in der Aze des Ventilkörpers befinden mag, so ist andererseits ein solches Verfahren nicht gut zu heißen, weil die Hanfsclüiur mit dem Kitt einer Veränderung unterworfen ist, die ein Heben des Ventilsitzes zur Folge haben kann, wie bereits die Erfahrung mehrfach dargethan hat. In einem solchen Falle findet der Dampf, auch wenn das belastete Ventil gehoben worden ist, keinen Ausweg uud bedingt Gefahr.
Vielfach findet man Sicherheitsventile mit breiten horizontalen Schlußflächen, welche aber trotz aller beim Einschleifen verwendeten Mühe, richtiger Stellung uud genau noimiitcr Belastung ein vorzeitiges Abblasen des Dampfes erkennen lassen. Da das Einschleifcn der Ventile nach üblicher Weise in concentrischer Bewegung geschieht, so entsteht bei einigermaßen breiter Riugfiache ein Hohlschleifen derselben, indem der nach innen gekehrte Theil der Ringfläche beim Schleifen stärker angegriffen wird als die äußere Peripherie, wodurch nach dem Innern der Ringfläche ein nicht meßbarer Spalt entsteht, welcher dem Dampfdruck ausgesetzt die ursprünglich in Rechnung gezogene Druckstäche bedeutend vergrößert und daher mit der berechneten Belastung nicht im Gleichgewicht steht. Dieserhalb ist es vortheilhaft, den Tchlußflächen von Sicherheitsventilen nur eine geringe Breite, höchstens 1 Linie (2°"°), zu geben.
Eine fernere Vemängeluug bei der Ausführung der Sicherheitsventile besteht darin, daß so viele Maschinenbanaustalten ihren eigenen Angabe», welche sie in den zur Erreichung von Eoncefsionen für Anlegung von Dampfkesseln einreichen, so ungenau nachkommen. Wenn nun auch der Ventildurchmcsser nie kleiner als vorgeschrieben ausgeführt ist, so läßt er sich häufig mit ganzen Linien nicht ausdrücken. In gleicher Weise weichen die angegebenen Hebellängen in der Regel von der Wirklichkeit ab, auch diese sind nur durch Bruchthcile von Linien anzugeben; wenn nun überdies zwei Ventile von gleicher Beschaffenheit vorausgesetzt werden, so kommt es doch vor, für beide besonders eine zeitraubende Berechnung anstelle» zu müssen, während sie doch so wesentlich vereinfacht wird, wenn feste Zahlenverhältnisse l : 7 oder I : IN für die beiden Hebellängen der Belastungshebel sowol bei der Berechnung wie auch der wirkliche» Ausführung zu Gruude gelegt werden. Da die Maschinenbauanstalten ein Interesse haben, nickt zu viel Modelle zu besitzen, und die Präzis es als genügend erachtet, die Ventilgrößen von l Zoll zu ! Zoll steigend anwenden zu können, so würde die Einführung gleicher Normen mit Innehaltung der durch die Verhältnihzahlen gebotenen Maße sich gar sehr empfehlen.
Häufig findet man Sicherheitsventile von unbeholfenen Formen und mehr als erforderlichem Gewicht, welche fast ohne Ausnahme derartig mit dem Kessel verbunden find, daß eine zeitweise Entfernung derselben behufs Revision oder Nachhülfe fast unmöglich ist. Bedenkt man, daß die Räume über den Dampfkesseln in der Regel schlecht beleuchtet find, man auch bei einer Nachhülfe die Sicherheitsventile im heißen Räume behandeln soll, so ist der Arbeiter wol zu entschuldigen, wenn die beabsichtigten Reparaturen nicht immer nach Wunsch ausfallen. Darauf bezugnehmend stelle ich die Anfrage: warum findet die von einigen Maschinenbauanstalten befolgte Manier, alle Organe au Dampfkesseln, wie: Dampfabspcrr-, Sicherheit«-, Speiseventile und Ablaßhähne mittelst Rohrstutzen an selbigen zu befestigen, indem letztere ohne Anwendung von Eisenkitt dampfdicht augenietet werden, nicht weitere Nachabmnng? Dadurch würden die fast überall an den Tag tretenden Undichthciten der Verlittunge» und der zerstörende Einfluß des Eiseukitts auf die darunter liegende Blechtafel vermieden werde»; ferner würden die seither auf der Betriebsstätte vorgenommenen Arbeiten wie die Anbringung der feineren Armatur ganz wegfallen, weil die Hauptarbeit in der Werkstatt bereits ausgeführt sein müßte, und was eine Hauptsache ist, es könnte» nach Kaltlegung eines Kessels alle die genannten Organe, wie Sicherheitsventile, im Fall einer Untersuchung abgenommen, nachgearbeitet oder gegen bereitstehende concessionirte Reservcstückc ausgewechselt werden.
In dem Falle also, wo mehrere Dampfkessel von gleicher Größe vorhanden wären, bei denen also Sicherheit«- uud andere Ventile von gleicher Beschaffenheit sind, würde es sich gar sehr empfehlen, ein oder zwei dergleichen Organe für eventuelle Fälle stets in Bereitschaft zu halten.
Nachdem ich im Vorhergehenden vielfache Mängel, welche mir in meiner langjährigen Praxis vorgekommen find, aufgedeckt habe, wird man das Verlangen nach Einführung eines möglichst vollkommenen Sicherheitsventils als vollkommen gerechtfertigt finden und die Beibringung einer genauen Zeichnung nebst Beschreibung ganz willkommen heißen.
In Fig. l ist ein Sicherheitsventil mit Hcbelbelastnng, wie ick mehrere dergleichen seit Jahren zu meiner vollkommenen Zuftiedenbeit wirken sah, in ^ natürlicher Größe dargestellt, uud macht die Deutlichkeit eine besondere Beschreibung überflüssig.
Mit dem Wegfall der eingangs dieses angeführten Mängel bezeichne ich die guten Eigenschaften vorerwähnten Ventilcs in nachstehenden Punkten:
l>) Bei Anfertigung der Ventile verfährt man derartig, daß die Bohrung des Ventils resp. der beiden Metallbuckscn, die Fübrungen für das Ventil, der darauf drückende Stift, wie auch der Druckpunkt des Ventils genau i« einer Azc zu liegen kommen; folglich kann mich ein Ecken oder Kanten des Ventils vor Erreichung der Mazimalspannung, und ein dadurch vcranlaßtes vorzeitiges Ausblase» des Dampfes nicht stattfinde»,
li) Ferner liegt der Belastung«liebe! außerhalb des vom abgehenden Dampfe erfüllten Raumes, kann also nicht rosten, und besitzt, um die leichte Beweglichkeit am Drehpunkt nickt zu stören, zwischen sich und den Laschen zwei schwache Messtngsckeiben. Das Hebelverhältniß ist hier genau 1 : 8 angenommen. Die sich berührenden Schlußflächen find möglichst schmal und decken einander; die Führung des Kegels geschieht oberbalb im Halse des Ventils, welches zu diesem Zweck ausgebuckst und, wie bereits angedeutet, genau ausgebohrt ist; die Stege des Kegels bewegen sich i» diesem Theile mit nur geringen! Spielraum, damit wegen Ausdehnuug durch die Wärme keine Klemmung entstehen kann.
<:) Da die Ausströmungsöffuung für den Dampf rings um den Kegel eine freie ist, wird die Ablagerung von Tchlammtheileu auf der Tchlußfläche vermieden; sollte aber dennoch in dieser Beziehung eine Undichtheit vorkommen, so kann diese durch eine Einrichtung Fig. 8 gehoben werden, welche zuerst vom Civil - Ingenieur L ey ser iu Oschersleben angegeben worden. Sie besteht darin, daß man während des Betriebes und unter Belastung die auf dem Sitzrande liegen gebliebenen Schlammthcile durch Hin- und Herdrehen des Kegels zu entfernen uud die Tchlußfläckeu dickt zu machen nickt. Nach Abklappung des Kasteudcckcls kam, man nämlich mittelst Mutterschlüsscls den sechskantigcn Kopf li erfassen und in Gemeinsamkeit, welche der Stift p vermittelt, mit dem Ventilkegel drehen, während die Sch»eide »«verrückt bleibt. Spitzen und Schneiden der Druckstangc sind gehärtet.
Nock bemerk? ich, daß durch den Wegfall der Stege unterhalb des,Ventils und die Verlegung derselben nach oben der Vcntildurchmesser und demgemäß auch die Belastung eine kleinere wird; außerdem wird die Berechnung des freien Querschnitts eine sehr bequeme, da derselbe einfach durch Aufschlagen in der Krcistabelle gefunden wird.
Im Zusammenhange mit diesem geringeren Durchmesser der zuletzt beschriebenen Construction vo» Sicherheitsventilen, zu welcher auch die in Fig. 5 dargestellte mit directer Belastung versehene zu rechuen ist, welche ich in dieser Vollkommenheit bis jetzt nur aus der bekannten Kesselarmaturfabrik von Schäffer H Budenberg in Buckau hervorgehen sah, steht die Erfahrung, daß von dort bezogene Ventile nicht theurer als von anderen Maschinenbauanstalten bezogene ausfalle», weil zu ihrer äußerst bequeme» Herstellung, bei großer Stabilität, weit weniger Material erforderlich ist, als man sonst dazu zu verwenden pflegt, und überdies Anstalten, welche als Specialität nur einen gewissen Zweig der maschinellen Erzeugnisse cultiviren, jedenfalls billig arbeiten können. Die in Fig. 1 und 5 augcgebeuen Coustructione» sind diejenigen, nach denen die Kesselarmaturfabrik vo» Schäffer H Bildende rg ihre Sicherheitsventile bei gleicher Vollkommenheit auszuführen pflegt; obwohl das in Fig. 5 dargestellte Ventil mit directer Belastung am einfachsten erscheint, so gebe ich doch aus Bequemlichteitsrücksichten dem in Fig. l angegebenen mit Hebelbelastuug den Vorzug.
Möchten diese Zeilen nicht verfehlen, Kesselbesitzer auf mehrfach vorkommende mangelhafte Sicherheitsventile aufmerksam zu machen, welcke letztere nicht selten durch Abblasen von Dampf einen so bedeutenden Mehrverbrauch von Kohlen bedingen, daß eine bereits angedeutete Aenderung, durch erzielende Kohlenersparniß. neben anderen Vorteilen wol gerechtfertigt sein würde.
Anbei übergebe ich noch zur Veurtheilung in Fig. 4 und 7 zwei Zeichuu»gen ausgeführter Sicherheitsventile, welche sich zwar durch gute Forme» auszeichne», jedock nickt die Eigenschaft wie das vorerwähnte in Fig. l und 5 dargestellte haben, daß naturgemäß Ventilsitz, Kegel und Stift mathematisch geuau bei der Anfertigung in eine Aze zu liegen kommen.
Außerdem findet bei den iu Fig. 4 dargestellten Ventilen der Uebelstand Statt, daß die ursprünglich auf eine sehr schmale Berührungsfläche construirten Vcntilkegel bei fortge