Veiligheidskleppen aan de stoommachines: verschil tussen versies

Veiligheidskleppen beschermen installaties tegen te hoge druk. Een te hoge druk kan (grote) schade aan installaties opleveren doordat de krachten in die installaties dan zo groot kunnen worden dat verbindingen gaan lekken of erger dat onderdelen breken of scheuren. In het ergste geval kan dit een explosie veroorzaken. Er kunnen niet alleen in de stoomketels hoge drukken ontstaan, ook in de stoommachines kunnen (ontoelaatbare) hoge drukken ontstaan. Daarom zijn ook de stoommachines van overdrukkleppen voorzien.

<br clear=all>

De klep die de hogedrukcilinder tegen te hoge druk beschermd is in de volgende figuur afgebeeld:

De werking van deze klep is als volgt: De veer (onderdeel E) drukt via de klepstang (onderdeel C) de klep (onderdeel A) op de zitting (onderdeel B). Bij deze klep zijn zowel de klep als de zitting van staal gemaakt. Deze afblazende drukbeveiliging is van het direct werkende type met een veerbelasting. De klep is bevestigd in de einddeksel van de hogedruk cilinder, bij openen blaast deze af in de machine hal.

De middellijn van de klepopening is 50mm, de veerspanning is 266kg. Uit deze twee gegevens volgt dat de klep opent bij een druk van 13,5 kg/cm². De hogedruk cilinders van de hoofdstoommachines zijn door deze veiligheidskleppen beschermd tegen drukken groter dan 13,5 kg/cm².

De receiver is de ruimte tussen de uitlaat van de hogedruk cilinder en de inlaten van de lagedruk cilinders. De receiverruimte bestaat voor een groot deel uit een pijpleiding met een binnendiameter van 225mm, deze bevindt zich onder de machine in de kelderruimte. De versimpelde tekening van de receiver veiligheid is hiernaast weergegeven.

<br clear=all>

De constructie van kleppen die de lagedruk cilinders beschermen tegen te hoge drukken lijkt erg op die van de veiligheidskleppen van de hoge druk cilinders. De klep is echter uitgebreid met een tweede functie waardoor de gehele constructie wat ingewikkelder wordt. Behalve de cilinder tegen te hoge druk te beschermen kan er met een handwiel op deze klep ook een extra ruimte bijgeschakeld worden. Deze tweede functie wordt de compressieregelklep genoemd. Een doorsnede van deze bijzondere klep is hieronder gegeven.

Het gedeelte van klep in bovenstaande tekening dat de veiligheids functie verzorgt lijkt erg op de veiligheidsklep die de hogedruk cilinder beschermd tegen hoge drukken. De werking van de overdruk functie is als volgt: De veer (onderdeel K) drukt via de klepstang (onderdeel H) de klep (onderdeel N) op de zitting (onderdeel M). Bij deze klep zijn zowel de klep als de zitting van nikkelstaalstaal gemaakt.

Bij de lagedruk cilinders van de hoofdstoommachines beginnen de uitlaatpoorten op 84% van de slag te openen en bij 92% van de slag zijn ze volledig geopend. Dit betekend ook dat bij de teruggaande slag de uitlaatpoorten al volledig gesloten zijn als de cilinder nog 84% van zijn slag moet maken. Aan het einde van de teruggaande slag blijft er een kleine ruimte over. Om te voorkomen dat de zuiger tegen de cilinder deksel zou kunnen slaan is hier een kleine ruimte overgelaten. De minimale inhoud van de cilinder aan het einde van de slag heet “schadelijke ruimte”. In de berekeningen van Jaffa is er voor de schadelijke ruimte van de lagedruk cilinder 1,7% aangehouden. Aan het einde van de teruggaande slag is alle stoom die achterbleef in de cilinder samengeperst tot nog maar 1,7% van het cilinder volume. De compressievoud is daarmee maar liefst 50 maal! [(84%+1,7%)/1,7%].

Deze hoge compressie hoeft geen probleem te zijn als de uitlaatdruk maar heel laag is, bijna vacuüm. Als de uitlaatdruk oploopt wordt de druk aan het einde van de teruggaande slag al snel heel groot. Een goede werking van de condensor en bijbehorende pompen is dan ook essentieel. Als we een eenvoudig benadering gebruiken dat druk maal volume constant blijft kunnen we de compressiedruk eenvoudig uitrekenen bij verschillende condensor drukken (voor het gemak verwaarlozen we dan ook de drukverliezen over de poorten en leidingen).

Om toch te kunnen draaien met een slecht vacuüm zijn er verschillende mogelijkheden, hier is de meest eenvoudige oplossing gebruikt. Door het vergroten van de schadelijke ruimte kan de compressievoud namelijk flink verlaagd worden. Als de schadelijke ruimte met bijvoorbeeld 10% van de cilinder inhoud vergroot kan worden daalt de compressievoud tot 8 maal [(84%+1,7%+10%)/(1,7%+10%)]. Om de schadelijke ruimte te kunnen vergroten zijn er in de cilinder deksels holle ruimten opgenomen, de zogenaamde bijschakelruimten . Met de compressie regelklep kan deze ruimte in verbinding gesteld worden met de cilinder ruimte.

In bovenstaande afbeelding van de cilinderdeksel is aangegeven waar de extra schadelijke ruimte zich bevindt. Om deze extra schadelijke ruimte bij te schakelen wordt het handwiel van de compressieregelklep verdraaid. Bij het verdraaien van het handwiel (onderdeel C) wordt de draadbus (onderdeel E) verdraaid, de schroefdraad hierop zorgt ervoor dat de klepsteel (onderdeel D) verschoven wordt. Hierdoor bewegen de onderdelen L en M van elkaar af en ontstaat er een verbinding vanuit de cilinder met de extra schadelijke ruimte met behoud van de overdruk beveiligings functie. Onderdeel L is de zitten (wederom van nikkelstaal) en onderdeel M heeft een dubbelfunctie. Voor de veiligheidsfunctie is het de zitting maar voor de compressieregelfunctie is het de klep. In geopende toestand ziet dit er uit als in bijgaande detail afbeelding.

<br clear=all>

De verschillende machine onderdelen van de hoofdstoom machines zijn uitgerust met overdrukkleppen met de volgende beveiligingsdrukken:

* Hogedruk cilinder: 13,5 kg/cm²

* Receiver: 5 kg/cm²

* lagedruk cilinder: 9,6 kg/cm²

# Tresoar, Tekeningen- en kaartenarchief Provinciale Waterstaatsdienst van Friesland 1876-1986 (archief nr. 9-05)

#: 1.1. Inv. nr. 910: ''Bouwkundige tekening betreffende een ontlastklep.'' De bouwtekening is vervaardigd door Machinefabriek Jaffa Louis Smulders & Co te Utrecht, tekeningnrs. 8.469 en 12.995. [[Media:910 Ontlastklep (HD).png|[Link naar tekening]]]

#: 1.4. Inv. nr. 1006: ''Achterdeksel L.D. cilinder.'' De bouwtekening is vervaardigd door Machinefabriek Jaffa Louis Smulders & Co te Utrecht, tekeningnr. 8.563. [[Media:1006 Achterdeksel L.D. cilinder.png|[Link naar tekening]]]

[[Category:Techniek in de machinehal]]