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Drehschieber für die Hauptrohrleitung von hydraulischen Maschinen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drehschieber für die Hauptrohrleitung von hydraulischen Maschinen, insbesondere von Turbinen. Bei derartigen Drehschiebern ist es bekannt, den zwischen Drehschieber und Maschine liegenden Abschnitt der Hauptrohrleitung vor dem öffnen des Drehschiebers über eine, den Drehschieber umgehende, mittels Füllventil zu öffnende und abschliessbare Umgehungsleitung aufzufüllen.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zur Aufgabe, einen derartigen Drehschieber weiter zu verbessern und besteht im wesentlichen darin, dass dem Füllventil in der Umgehungsleitung ein durch die Füllströmung betätigter Injektor vorgebaut ist, dessen Unterdruckraum mit dem unterhalb der an sich ibekannten ventiltellerartigen Ambschluss- platte des Drehschiebers von der Ventilführung derselben umschlossenen Raum in Verbindung steht.
Dadurch wird erreicht, dass der nach Offnen des Füllventils im Injektor erzeugte und unter das Schliessventil des Drehschiebers vermittelte Unterdruck dieses von seinem Ventilsitz abhebt und in abgehobener Lage hält, während nach Schliessen des Füllventils die in der Umgehungsleitung zufolge Wasserstosses entstehende Druckzunahme das Schliessventil des vorher in Schliessstellung gebrachten Drehschiebers auf den Ventilsitz presst.
Selbstverständlich ist die Anwendung der Erfindung sinngemäss auch im Pumpenbetrieb möglich.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Drehschiebers schema- tisch dargestellt. Fig. l zeigt hiebei ein Schema der Gesamtanlage während in Fig. 2 ein Detail dargestellt ist.
In der Zeichnung ist ein Kugelschieber dargestellt, um den Vergleich mit den bekannten Einrichtungen zu erleichtern, welche gleichfalls Kugelschieber verwenden. Die'vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Kugelschiebern beschränkt.
In bezug auf seinen Aufbau stellt dieser Kugelschieber eine den üblichen Ausführungen in grossen Zügen ähnlich konstruierte Ventilvorrichtung dar, deren bekannte Hauptteile das in die Hauptleitung 1-2 eingebaute kugelförmige Ventilgehäuse 3, die in dieses in diametraler Richtung hineinragende und in demselben in dichtender Weise gelagerte Antriebswelle 4, der am Ende der letzteren befestigte Ventilträger 5, der mit dem Ventilträger in der Verlängerungsrichtung der Antriebswelle starr verbundene und gleichfalls im Ventilgehäuse gelagerte hohle Drehzapfen 6 und schliesslich die in der Ventilführung 7 des Ventilträgers geführte ventiltellerartige Abschlussplatte 8 sind.
Der Ventilsitz 9 der Ab- schlussplatte Ist an der inneren Seite des Kugelgehäuseringes um die Mündung des hier angeschlossenen Hauptrohrabschnittes 2 ausgebildet : der von der Abschlussplatte 18 und dem Ventilträger 5 mittels der Ventilführung 7 umschlossene Raumteil steht über den Kanal 10 mit dem Hohlraum des Drehzapfens 6 in Verbindung, um mit Hilfe des in diesem Hohlraum aufrecht gehaltenen Wasserdruckes die Abschlussplatte 8 auf den Ventilsitz 9 zu pressen bzw. vom letzteren abheben zu können. Der Ventilträger 5 kann eine im Inneren des Kugelgehäuses 3 in konzentrischer Lage gehaltene Kugel, zweckmässiger aber ein zy- Hndrisches Hülsenstück sein, von welchem in Fig.
1, in der Sperrlage des Ventils 8, nur der kreisförmige Hülsenquerschnitt ersichtlich ist. Der freie innere Durchmesser der Hülse soll angenähert dem. inneren Durchmesser der Rohrleitung 1-2 die Länge derselben hingegen angenähert dem Abstand der Ein-und Austrittsöffnungen des Kugelgehäuses gleich gewählt werden, wodurch erreicht wird, dass der Kugelschieber, in seinem geöffneten Zustand in bezug auf die dargestellte Lage nach einer Verdrehung um 900, mit den Endöffnungen der Hülse 5 genau vor cie öffnun- gen des (Kugelgehäuses einschwenken und somit der Durchströmung des Wassers einen vollkommen freien Weg öffnen kann.
Diese rechtwinklige Verdrehung des Schlussventils bzw. des Ventilträgers wird mittels der Antriebswelle 4, beispielweise durch Betätigung der im wesentlichen nachstehend beschriebenen, von einem Servomo-,
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tor angetriebenen Antriebsvorrichtung hervorge- bracht.
Die Erfindung unterscheidet sich nun von den bekannten Vorrichtungen grundsätzlich dadurch, wie und in welchen ! ! Masse der : im Rohrabschnitt
1 zur Verfügung stehende Wasserdruck unterhalb der Abschlussplatte wirksam gemacht wird. In den bekannten Vorrichtungen sind zu diesem Zweck zwei besondere, durch das Steuerorgan des Servomotors in entsprechenden Zeitpunkten betätigte Ventile vorgesehen, von welchen das sogenannte Füllventil in eine, den zwischen dem Kugelgehäuse und dem Ventilträger freigelassenen Raum mit dem Rohrabschnitt 2 verbindende Leitungsröhre, das sogenannte Entlastungsventil hingegen in eine, den unterhalb der Abschlussplatte 8 befindlichen Raum über den hohlen Drehzapfen mit demselben Rohrschnitt 2 verbindende weitere Leitungsröhre eingebaut ist.
In diesem Falle gelangt die Abschlussplatte 8, in ihrer vor dem öffnen des Kugelschiebers noch geschlossenen Stellung, einerseits über die Leitungsröhre des bereits geöffneten Füllventil von der Seite des Rohrabschnittes 1, anderseits über die Leitungsröhre des gleichfalls geöffneten Entlastungs- ventils und über den hohlen Drehzapfen von der Gegenseite, d. h. von beiden Seiten unter Was- serdruck. Zufolge der Gleichheit. dieser Wasserdrücke wird aber nur die auf die Abschlussplatte wirkende Belastung ausgeglichen, es bleibt jedoch
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platte vom Ventilsitz 9 in bestimmter Weise abheben könnte.
Es ist daher anzunehmen, dass das
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die unbestimmte zurückschiebendedes durch die. allmählich zunehmende Kugelschie- beröffnung hin durchströmen den Wassers sich gel- tend machen kann) nur bei zwischen Abschluss- platte und Ventilsitz entstehender Reibung statt- finden kann. Es schliesst aber auch der Kugel- schieber nicht einwandfrei, da die in die Schliess- stellung aus dem erwähnten Grunde (wegen vor- angehender Zurückschiebung) gegebenenfalls mit
Spalt einschwenkende Abschlussplatte 8 während der Nachsickerung nur verhältnismässig langsam, mit unsicherer Dichtungswirkung auf den Ventil-
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ten der Schliessorgane könnte nur, dann vermieden werden,
wenn das Entlastungsventil in eine den Rohrabschnitt J ? mit dem Hohlraum des Drehzapfens verbindende Röhre eingebaut wäre, da demzufolge der im Rohrabschnitt 1 beständig wirkende Druck nach öffnen des Entlastungsven- tils unmittelbar, ohne Drosselung unter die Abschlussplatte 8 gelangen könnte. In diesem Falle würde aber beim öffnen des Kugelschiebers der auf die von Rohrabschnitt 2 abgekehrte Seite der Abschlussplatte ausgeübte Wasserdruck überwiegen und das öffnen unter Reibung und Verschleiss noch mehr erschweren.
Alle diese Nachteile und Unsicherheiten der
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Füllventils 11 verschliessbare Umgehungsleitung
12, 13 vor das Füllventil ein Injektor eingebaut wird, dessen die Injektordüse 14 umgebender Un- terdruckraum 15 über die Bohrung des Drehzap- fens 6 und den Kanal 10 mit dem unterhalb der Abschlussplatte 3 liegenden, also geschlossenen Raumteil des Kugelschiebers in Verbindung steht.
Demzufolge wird der Unterdruck des Injektors, welchen die in der Umgehungsleitung 12, 13 zwecks Auffüllung des Rohrabschnittes 2 sofort nach Öffnen des Füllventils, jedoch noch in geschlossener Stellung des Kugelschiebers, hervorgebrachte Wasserströmung im Raumteil 15 erzeugt und von hier längs des freien Anschlusses 6, 10 unter die Abchlussplatte 8 vermittelt, die letztere gegen den Mittelpunkt des Kugelschiebers herabziehen und somit zwischen Abschlussplatte und Ventilsitz noch in unveränderter Stellung des Ven- tilträgers 5 einen ringförmigen Spalt öffnen. Hiedurch wird bei Beschleunigung der Auffüllung des
Rohrabschnittes 2 die hierauffolgende öffnende
Verdrehung des Kugelschiebers um 900 ungehin- dert ermöglicht.
Da zum Schliessen des Füllventils 11 auch nach vollständigem öffnen des Kugel- schiebers keine Notwendigkeit vorliegt, kann die
Strömung der die Turbine antreibenden Wassermenge ausserhalb des unmittelbaren Strömungswe- ges 1, 5, 2 In der. Form eines parallel abgezweigten Strömungsabschnittes, auch in der Umge- hungsleitung 12, 13 weiter aufrecht gehalten werden, so dass die Abschlussplatte 8 infolge des durch. den Injektor 14,15 hervorgerufenen Unterdruckes, auch weiterhin in herabgezogener Lage bleibt.
Hieraus folgt, dass die Abschlussplatte wegen ihrer unveränderten relativen Lage auch die zum Schliessen erforderliche Zuruckschwenkung ungehindert ausführen kann, sogar gegenüber dem Ventilsitz vorläufig noch einen Spalt freilässt, dessen Breite der herabgezogenen Lage der Abschluss- platte enfpricht. Das vollständige Schliessen des Kugelschiebers wird durch Schliessen des Füllen- tils 11 herbeigeführt, in welchem Zeitpunkt die plötzliche Abstellung der Bewegung der in da Umgehungsleitung j ! 2, j ! 3 bisher in Strömung gehaltenen Wassermenge im Leitungsabschnitt 12 einen Wasserstoss verursacht.
Dieser Wasserstoss erzeugt im Unterdruckraum 15 des Injektors eine über den Anschluss 6, 10 unter die Abschlussplatte 8 übertragene Druckzunahme, welche die Abschluss platte schliesslich kräftig auf den Ventilsitz 9 presst. Das Verharren der Abschlussplatte durch Überdruck in der so erhaltenen Sperrlage wird durch den im Rohrabschnitt 1 herrschenden und über den Weg 13, 15, 14, 6, 10 auf die Abschlussplatte lastenden vollen Wasserdruck gesichert, da an der äusseren Seite der Abschlussplatte (d. h. im Rohrabschnitt 2) wegen des Abfliessen der Wassers praktisch jeder Gegendruck aufhört.
Es ist klar, dass die Betätigung des Injektors das vollkommen ungehinderte und reibungsfreie Off-
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nen der Abschlussplatte und das gleichfalls ungehinderte, unter Überdruck erfolgende genaue Schliessen derselben auf Kosten einer geringen baulichen Ergänzung, d. h. auf Kosten der Anwendung der in die für das Füllventil ohnehin erforderliche Umgehungsleitung 12, 13 eingebauten Injektordüse 14 ermöglicht. Hiebei tritt der wesentliche bauliche Gewinn auf, dass in erster Linie das obenerwähnte Entlastungsventil der bekannten Vorrichtungen und das von der Steuer- vorrichtung des Servomotors'betätigte Antriebsorgan desselben samt den das Treibmittel (Druck- öl) zu-und abführenden zugehörigen Röhrensy- stemen erspart werden können.
Ein sehr wesentlicher weiterer Vorteil der neuen Vorrichtung be- steht darin, dass es nicht nötig ist, die Schliessflächen der Abschlussplatte und des Ventilsitzes als Kugelringflächen auszubilden, welche im Falle der erwünschten Schliessgenauigkeit nur mit verhältnismässig schwieriger und kostspieliger Bearbeitung hergestellt werden können.
Es können nämlich wegen der in hinreichendem Masse und in bestimmter Weise ermöglichten Zuruckziehbarkeit der Abschlussplatte 8 diese Schliessflächen auch konisch oder mit gestufter Profillinie, im allgemeinen mit vom Kreisbogen gemäss gewissen Zweckmässigkeitsrucksichten abweichenden Profil-
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dung der Schliessflächen bietet auch noch den zusätzlichen Vorteil, dass der Kugelschieber in seinem geschlossenen Zustand gleichzeitig auch blokkiert ist, da die derartig geformten Schliessflächen der Abschlussplatte 8 aus dem Ventilsitz, im Gegensatz zu Kugelringflächen, erst nur dann herausgedreht werden können, wenn die Abschluss- platte bereits zurückgezogen wurde,
was einer bi- cherung des drehbaren Teiles des Kugelschiebers gegen unbeabsichtigte Verdrehung gleichkommt.
Hiedurch hört aber der ausschliessliche Kugelschie- I bercharakter des Erfindungsgegenstandes auf, da man natürlich auch in bezug auf das Ventilgehäu- 'e 3 nicht ohne Abweichungsmöglichkeit an die
Kugelform gebunden ist. Unter dem Erfindungs- gegenstand soll deshalb nicht unbedingt ein aus- gesprochener Kugelschieber, sondern in Überein- stimmung mit der eingangs gegebenen Definition ein kugelschieberartig arbeitender Drehschieber verstanden werden.
Die Betätigungsvorrichtung des Drehschiebers gemäss der Erfindung ist den Betätigungsvorrichtungen der bekannten Kugelschieber nur in gro-
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der linken Seite des Drehschiebers ersichtliche Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung ist wie bei den bekannten Ausführungen mit einem Servomotor und mit einem Steuerventil E versehen, welches in den in Fig. 1 und 2 dargestellten, zum öffnen bzw. zum Schliessen des Drehschiebers gehörigen, sowie in andern nicht dar- gestellten Einstellungen die Zu-und Abfuhr des flüssigenTreibmittels (zweckmässigDrucköls) steuert.
Von diesem Steuerventil und vom Servomotor A (Al, As) abgesehen, weist die Betätigungsvorrichtung gemäss Fig. 1 als weitere Hauptteile den das Füllventil 11 mit Hilfe der Stange 38 öffnenden und schliessenden Hilfsservomotor B, das, hydraulische Riegelorgan C und das mechanische Riegelorgan D auf.
Der Servomotor A besitzt zum Schliessen und öffnen des Drehschiebers je einen besonderen Motorzylinder Al bzw. At, deren Kol'ben 18, bzw. 19 mit einer als Zahnstange ausgebildeten gemeinsamen Kolbenstange 17 starr verbunden sind. Von dieser Zahnstange erfolgt die Drehung der Antriebswelle 4, einerlei, ob, der Hubrichtung 45 oder 46 entsprechend, das öffnen bzw. das Schlie- ssen des Drehschiebers auszuführen ist, mit Hilfe des entsprechend geschwenkten Zahnsegmenten 16.
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Atsie auch auf denselben Wegen, wozu diese Zylinder mittels der Kolben 43, 44 des Steuerventils E wahlweise auf die Druckröhre 25 bzw. (gege- benenfalls durch Vermittlung des Rohrenabschnit- tes 27) auf die Auslassrohre 26 geschaltet werden.
Das öffnen des Drehschiebers wird durch Offnen des Füllventils 11 bzw. dadurch in Gang gesetzt, dass der Kolben 37. des Hilfsservomotors B infolge des auf ihn in der in Fig. 1 ersichtLichen Einstellung des Steuerventils E über die Röhren 23, 24 entgegen der Druckfeder 36 ausgeübten Oldruckes, gemäss der Zeichnung nach links verschaben wird. Die hierauffolgende Auffüllung des Rohrabschnittes 2 über die Umgehungsleitung 12 mit unter Volldruck stehendem Wasser bewirkt, dass der Wasserdruck, welcher sich aus diesem Rohrabschnitt 2 über die Verbindungsröhre 41 nunmehr auch unter den Kolben 39 des hydraulischen regelorgans C fortpflanzen kann, den Kol- ben.
J9 samt dem auf'der Kolbenstange des letzteren sitzenden Riegelschieber 42 entgegen der die Kolbengegenseite belastenden Feder 40 gemäss der Zeichnung nach links zurückschiebt.'Demzufolge lässt der die Strömung zwischen den Röhren 21, 22 bis dahin absperrende Regelschieber 42, durch
Aneinanderschalten dieser Röhren, Drucköl in den
Druckraum des öffnenden Zylinders des Ser- vomotors ein. Unter dem Druck des Drucköles verschiebt sich das Kolbenpaar 18, 19 in der öff- nungsrichtung 45. Die Antriebswelle 4 wird mittels des Zahnsegmentes 16. in die geöffnete Stellung des Drehschiebers verdreht.
In diesem Zeitpunkte der Betätigung ist nämlich die jetzt erwähnte Verdrehung der Antriebswelle bereits ungehindert möglich, da die in der Umgehungsleitung 12 sofort nach öffnen des Füllventlls 11 auftretende Wasserströmung den Injektor 14, 15 in Betrieb gesetzt hat, worauf der durch den letzteren erzeugte Unterdruck die Abschlussplatte 8 vom Ventilsitz 9 noch vor der Linksverschiebung des Riegelschiebers 42 zurückzieht.
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Aus dieser Wirkungsweise ist zu schliessen, dass der öffnende Servomotorzylinder A2 nur dann unter Druck gesetzt werden kann, wenn der Rohrabschnitt 2 bereits unter Wasserdruck steht, was die Richtigkeit der Betätigung verbürgt. Aus derselben Absicht gelangen die Kolben des Hilfsservomotors B und des hydraulischen Riegelorgans C in ihren linksseitigen Endstellungen (und hiemit auch das Füllventil 11 und der R..
i, egelschieber 42 in ihren geöffneten Stellungen) dadurch in blokkierten Zustand, dass die Hubnase 28 der sich in der öffnungsrichtung 45 verschiebenden verzahnten Kolbenstange 17, die an der Hubnas, e mit Arm 29 angehaltene Riegelstange 31 des mechanischen Riegelorganes D in der Richtung 45 so lange verschieben lässt, bis die an der Riegelstange 31 aufgekeilten Riegelfinger 32, 34 in die Riegelansätze 33, 35 der Kolben 37 bzw. 39 eingreifen.
Beim Schliessen soll das Steuerventil E in die in flg. 2 ersichtliche Stellung gebracht werden, worauf der über den eingestellten Strömungsweg 25, 20 auf den Kolben 18 des schliessenden Servomotorzylinders Al wirkende Öldruck den Drehschieber während des in der Richtung 46 ausge- führten Kolbenhubes auch diesmal ungehindert verdrehen kann, bis die Schliessstellung erreicht wird, da der Injektor die Abschlussplatte 8 noch in zurückgezogener Lage hält.
Gleichzeitig kann das Öl aus dem öffnenden Zylinder A2 frei ausfliessen, da die Riegelung des Riegelschiebers 42 nur am Ende des Kolbenhubes, also erst dann ausgelöst wir. d, wenn die Hubnase 28 der Kolbenstange 17 die auf die Riegelstange 31 gekeilten Rjiegelfinger 32, 34 aus den in den Riegelansätzen 33, 35 vorgesehenen Riege1sitzen heraushebt. Hierauf wird unter dem Druck der Feder 36 zuerst das Füllventil geschlossen und das im Zylinder des ihilfsservomotors B befindliche 01 kann hie-
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indessen Wirkung die Abschlussplatte einwandfrei geschlossen wird.
Von hier angefangen wird der Wasserdruck im Rohrabschnitt 2 während Entleerung desselben dermassen abnehmen, dass das Wasser unter dem Gegendruck der Feder 40 auch aus dem Zylinder des hydraulischen Riegelorgans C ausfliessen kann, da die mechanische Riegelung desselben bei 34, 35 bereits ausgelöst ist, wobei zugleich auch der Riegelschieber 42 in seine frühere Schliessstellung zurückkehrt, in welcher bis zur entsprechenden nächsten Einstellung des Steuerventils keine Möglichkeit mehr gegeben ist, den öffnenden Servomotorzylinder unabsichtlich unter Druck zu stellen.
Wie aus dieser Erörterung der Wirkungsweise hervorgeht, verrichtet das beschriebene Ausführungsbeispiel der Betätigungsvorrichtung alle seine Funktionen mit Ausnahme der Betätigung des Steuerventils vollkommen automatisch und derart, dass dasselbe gegen Betätigungsfehler mit mehrfacher Blockierung gesichert ist. Ferner sind
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Hinsicht verlässlicher erweist. Eine sehr beachtenswerte derartige Vereinfachung konnte z.
B. durch die Anwendung des mechanischen Riegelorganes D erzielt werden, dessen Funktionen in den bekannten Betätigungsvorrichtungen durch eine hauptsächlich hydraulisch betätigte (ölgesteuerte) Hilfseinrichtung, von andern Umständen abgesehen, nur auf Kosten der Anwendung eines wegen der zusätzlichen ölsteuerung erforderlichen weiteren Steuerventiles und des zugehörigen Rohrsystem erfüllt werden können. Trotz diesen Vorteilen Ist es aber möglich, In der Betätigungsvorrichtung die mechansiche Riegelung auf Wunsch auch durch eine Riegelung von anderer (z. B. hydraulischer) Natur zu ersetzen, soweit diese letztere den sich aus der Anwendung des Injektors ergebenden funktionalen Eigentümlichkeiten entsprechend ausgearbeitet ist.
Hauptsächlich zwecks Fernsteuerung kann schliesslich das Steuerventil auf mittelbare mechanische, pneumatische oder
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draulischen Vorsteuerung versehen werden.
In Zusammenhang mit der Betätigungsvorrichtung sei noch erwähnt, dass in Irgend einer Öllei- tung des Servomotors A, Al, A2, zweckmässig in der Röhre 23, z. B. an der Stelle 47, eine konstan-
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gen des Drehschiebers hauptsächlich während des Schliessens zu verlangsamen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Orehschieber für die Hauptrohrleitung von hydraulischen Maschinen, insbesondere Turbinen, bei welchem der zwischen Drehschieber und Maschine liegende Abschnitt der Hauptrohrleitung vor dem öffnen des Drehschiebers über eine, den letzteren umgehende, mittels Füllventil zu öffnende und. abschliessbare Umgehungsleitung aufge- füllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Füllventil rill) in der Umgehungsleitung (12) ein durch die Füllströmung betätigter Injektor ('j ! vorgebaut ist, dessen Unterdruckraum (15) mit dem unterhalb der an sich bekannten ventiltellerartigen Abschlussplatte (8) des Drehschiebers von der Führung derselben umschlossenen Raum (7) in Verbindung steht.
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Rotary valve for the main pipeline of hydraulic machines
The present invention relates to a rotary valve for the main pipeline of hydraulic machines, in particular of turbines. In rotary valves of this type, it is known to fill the section of the main pipeline located between the rotary valve and the machine before opening the rotary valve via a bypass line that bypasses the rotary valve and can be opened and closed by means of a filling valve.
The object of the present invention is to further improve such a rotary valve and essentially consists in the fact that the filling valve in the bypass line is preceded by an injector actuated by the filling flow, the vacuum chamber of which is connected to that of the valve disk-like ring plate of the rotary valve below the known valve disk-like by the valve guide of the same enclosed space in communication.
This ensures that the negative pressure generated in the injector after opening the filling valve and conveyed under the closing valve of the rotary slide lifts the latter from its valve seat and holds it in the lifted position, while after closing the filler valve, the pressure increase resulting in the bypass line due to the water surge pushes the closing valve of the previously in The closed position of the rotary slide valve pressed onto the valve seat.
It goes without saying that the invention can also be used analogously in pump operation.
In the drawing, an exemplary embodiment of a rotary valve according to the invention is shown schematically. FIG. 1 shows a diagram of the overall system while FIG. 2 shows a detail.
In the drawing, a ball valve is shown in order to facilitate comparison with the known devices which also use ball valves. However, the present invention is not limited to the use of ball valves.
In terms of its structure, this ball valve represents a valve device constructed similarly to the usual designs in broad features, the known main parts of which are the spherical valve housing 3 built into the main line 1-2, the drive shaft protruding into this in the diametrical direction and seated in the same in a sealing manner 4, the valve support 5 attached to the end of the latter, the hollow pivot pin 6 rigidly connected to the valve support in the extension direction of the drive shaft and also mounted in the valve housing, and finally the valve disk-like end plate 8 guided in the valve guide 7 of the valve support.
The valve seat 9 of the end plate is formed on the inner side of the spherical housing ring around the mouth of the main pipe section 2 connected here: the part of the space enclosed by the end plate 18 and the valve carrier 5 by means of the valve guide 7 stands over the channel 10 with the cavity of the pivot 6 in connection in order to be able to press the closing plate 8 onto the valve seat 9 or to be able to lift it off the latter with the aid of the water pressure maintained in this cavity. The valve carrier 5 can be a ball held in a concentric position inside the ball housing 3, but more expediently a cylindrical sleeve piece, of which in Fig.
1, in the blocking position of the valve 8, only the circular sleeve cross section can be seen. The free inner diameter of the sleeve should approximate that. inner diameter of the pipeline 1-2, the length of the same, on the other hand, can be selected to be approximately equal to the distance between the inlet and outlet openings of the ball housing, which means that the ball valve, in its open state in relation to the position shown, after a rotation by 900, with The end openings of the sleeve 5 can be swiveled in exactly in front of the openings of the (spherical housing and thus can open a completely free path for the water to flow through.
This right-angled rotation of the closing valve or the valve carrier is effected by means of the drive shaft 4, for example by actuating the essentially described below, by a servomotor,
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Tor-driven drive device produced.
The invention differs fundamentally from the known devices in how and in which! ! Mass of: in the pipe section
1 available water pressure below the end plate is made effective. In the known devices, two special valves operated by the control member of the servomotor at appropriate times are provided for this purpose, of which the so-called filling valve is inserted into a pipe connecting the space left between the ball housing and the valve carrier with the pipe section 2, the so-called relief valve on the other hand, in a space located below the end plate 8 via the hollow pivot pin with the same pipe section 2 connecting further conduit pipe.
In this case, the closing plate 8, in its closed position before the opening of the ball valve, reaches on the one hand via the pipe of the already opened filling valve from the side of the pipe section 1, on the other hand via the pipe of the also opened relief valve and via the hollow pivot from the opposite side, d. H. from both sides under water pressure. As a result of equality. these water pressures only compensate for the load acting on the end plate, but it remains
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plate could lift off the valve seat 9 in a certain way.
It can therefore be assumed that the
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the indefinite retraction end of the. gradually increasing ball valve opening towards which water can flow) can only take place if there is friction between the cover plate and the valve seat. However, the ball slide does not close properly either, since it may also be in the closed position for the reason mentioned (due to an earlier push back)
Closing plate 8 swivels in gap only relatively slowly during seepage, with an unsafe sealing effect on the valve
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ten of the closing organs could only then be avoided
if the relief valve is in a pipe section J? with the cavity of the trunnion connecting tube would be installed, since consequently the pressure constantly acting in the tube section 1 after opening the relief valve could reach under the end plate 8 without throttling. In this case, however, when the ball valve is opened, the water pressure exerted on the side of the end plate facing away from the pipe section 2 would predominate and would make the opening even more difficult with friction and wear.
All these disadvantages and uncertainties of the
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Filling valve 11 closable bypass line
12, 13 an injector is installed in front of the filling valve, whose vacuum chamber 15 surrounding the injector nozzle 14 is connected via the bore of the pivot 6 and the channel 10 to the closed space part of the ball valve located below the end plate 3.
As a result, the negative pressure of the injector, which the water flow produced in the bypass line 12, 13 for the purpose of filling the pipe section 2 immediately after opening the filling valve, but still in the closed position of the ball valve, is generated in the space part 15 and from here along the free connection 6, 10 mediated under the closing plate 8, pull the latter down towards the center of the ball slide and thus open an annular gap between the closing plate and valve seat while the valve carrier 5 is still in the same position. As a result, when the filling of the
Pipe section 2 the subsequent opening
Rotation of the ball slide by 900 is possible.
Since there is no need to close the filling valve 11 even after the ball slide has been fully opened, the
Flow of the amount of water driving the turbine outside the immediate flow path 1, 5, 2 In the. In the form of a parallel branched flow section, can also be kept upright in the bypass line 12, 13 so that the closing plate 8 as a result of the through. the injector 14, 15 caused negative pressure, also remains in the pulled down position.
It follows from this that the end plate, due to its unchanged relative position, can also swivel back unhindered, which is necessary for closing, even temporarily leaving a gap open with respect to the valve seat, the width of which corresponds to the pulled-down position of the end plate. The complete closure of the ball valve is brought about by closing the filling valve 11, at which point in time the sudden stop of the movement of the bypass line j! 2, j! 3 previously held in the flow of water in the line section 12 caused a water surge.
This surge of water generates an increase in pressure in the negative pressure chamber 15 of the injector, which is transmitted via the connection 6, 10 under the closing plate 8 and which finally presses the closing plate forcefully onto the valve seat 9. The retention of the end plate due to excess pressure in the blocking layer obtained in this way is ensured by the full water pressure prevailing in the pipe section 1 and exerting on the end plate via the path 13, 15, 14, 6, 10, since on the outer side of the end plate (i.e. in the pipe section 2) practically all counter-pressure ceases because of the drainage of the water.
It is clear that the actuation of the injector is the completely unhindered and frictionless off-
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the closing plate and the likewise unhindered, precise closing of the same under excess pressure at the expense of a minor structural addition, d. H. at the expense of using the injector nozzle 14 built into the bypass line 12, 13 which is required for the filling valve anyway. The main structural benefit is that primarily the above-mentioned relief valve of the known devices and the drive element of the same, which is actuated by the control device of the servomotor, together with the associated pipe systems that supply and discharge the propellant (pressure oil) are saved can.
Another very important advantage of the new device is that it is not necessary to design the closing surfaces of the closing plate and the valve seat as spherical ring surfaces which, in the case of the desired closing accuracy, can only be produced with relatively difficult and expensive machining.
Because of the retractability of the closing plate 8, which is made possible to a sufficient extent and in a certain way, these closing surfaces can also be conical or with a stepped profile line, generally with a profile that deviates from the arc according to certain expediency considerations.
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The use of the closing surfaces also offers the additional advantage that the ball valve is also blocked in its closed state, since the closing surfaces of the closing plate 8, which are shaped in this way, can only be unscrewed from the valve seat, in contrast to spherical ring surfaces, when the closing plate has already been withdrawn,
which is equivalent to securing the rotatable part of the ball slide against unintentional rotation.
As a result, however, the exclusive ball valve character of the subject of the invention ceases, since, of course, with respect to the valve housing 3, one cannot approach the valve housing 3 without the possibility of deviations
Spherical shape is bound. The subject matter of the invention is therefore not necessarily to be understood as a pronounced ball valve, but rather, in accordance with the definition given at the beginning, a rotary valve operating in the manner of a ball valve.
The actuating device of the rotary slide valve according to the invention is the same as the actuating devices of the known spherical slide valve.
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the left side of the rotary valve visible embodiment of the actuating device is, as in the known designs, provided with a servomotor and with a control valve E, which in the ones shown in FIGS. 1 and 2 belong to the opening and closing of the rotary valve, and not in others The settings shown controls the supply and discharge of the liquid propellant (expediently pressure oil).
Apart from this control valve and the servomotor A (Al, As), the actuating device according to FIG. 1 has the auxiliary servomotor B opening and closing the filling valve 11 with the aid of the rod 38, the hydraulic locking element C and the mechanical locking element D as further main parts .
The servomotor A has a special motor cylinder A1 or At for closing and opening the rotary valve, the pistons 18 and 19 of which are rigidly connected to a common piston rod 17 designed as a toothed rack. The rotation of the drive shaft 4 takes place from this rack, regardless of whether the opening or closing of the rotary slide valve is to be carried out in accordance with the stroke direction 45 or 46, with the aid of the correspondingly pivoted toothed segments 16.
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They also use the same routes for which these cylinders are optionally switched to the pressure tube 25 or (if necessary through the intermediary of the tube section 27) to the outlet tubes 26 by means of the pistons 43, 44 of the control valve E.
The opening of the rotary valve is set in motion by opening the filling valve 11 or by the fact that the piston 37 of the auxiliary servomotor B as a result of the setting of the control valve E via the tubes 23, 24 against the compression spring 36 as a result of the setting of the control valve E on it, as shown in FIG exerted old pressure is scraped to the left according to the drawing. The subsequent filling of the pipe section 2 via the bypass line 12 with water under full pressure causes the water pressure, which can now propagate from this pipe section 2 via the connecting pipe 41, also under the piston 39 of the hydraulic control element C, the piston.
J9 together with the locking slide 42 seated on the piston rod of the latter pushes back against the spring 40 loading the opposite piston side to the left according to the drawing. As a result, the regulating slide 42, which until then has shut off the flow between the tubes 21, 22, lets through
Connecting these tubes together, pressurized oil into the
Pressure chamber of the opening cylinder of the servomotor. Under the pressure of the pressurized oil, the pair of pistons 18, 19 shifts in the opening direction 45. The drive shaft 4 is rotated by means of the toothed segment 16 into the open position of the rotary valve.
At this point in time of actuation, the now-mentioned rotation of the drive shaft is already possible without hindrance, since the water flow occurring in the bypass line 12 immediately after opening the Füllventlls 11 has put the injector 14, 15 into operation, whereupon the negative pressure generated by the latter has the closing plate 8 withdraws from valve seat 9 before the locking slide 42 is shifted to the left.
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From this mode of operation it can be concluded that the opening servomotor cylinder A2 can only be pressurized when the pipe section 2 is already under water pressure, which guarantees the correctness of the actuation. For the same purpose, the pistons of the auxiliary servo motor B and the hydraulic locking member C move into their left-hand end positions (and with it the filling valve 11 and the R ..
i, egel slide 42 in their open positions) in the blocked state in that the lifting lug 28 of the toothed piston rod 17, which is shifting in the opening direction 45, the locking rod 31 of the mechanical locking element D stopped at the lifting lug, e with arm 29 in the direction 45 so Can be moved for a long time until the locking fingers 32, 34 wedged on the locking rod 31 engage in the locking lugs 33, 35 of the pistons 37 and 39, respectively.
When closing, the control valve E is to be brought into the position shown in flg. 2, whereupon the oil pressure acting on the piston 18 of the closing servomotor cylinder A1 via the set flow path 25, 20, the rotary valve during the piston stroke carried out in the direction 46 this time too Can rotate unhindered until the closed position is reached, since the injector still holds the end plate 8 in the retracted position.
At the same time, the oil can freely flow out of the opening cylinder A2, since the locking of the bolt slide 42 is only triggered at the end of the piston stroke, i.e. only then. d, when the lifting nose 28 of the piston rod 17 lifts the locking fingers 32, 34 wedged onto the locking rod 31 out of the locking seats provided in the locking lugs 33, 35. Then, under the pressure of the spring 36, the filling valve is first closed and the oil in the cylinder of the auxiliary servomotor B can be used here.
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meanwhile, the closing plate is properly closed.
Starting from here, the water pressure in the pipe section 2 will decrease during emptying of the same to such an extent that the water can also flow out of the cylinder of the hydraulic locking member C under the counter pressure of the spring 40, since the mechanical locking of the same is already triggered at 34, 35, at the same time the bolt slide 42 also returns to its previous closed position, in which there is no longer any possibility of unintentionally pressurizing the opening servomotor cylinder until the corresponding next setting of the control valve.
As can be seen from this discussion of the mode of operation, the described embodiment of the actuating device performs all its functions with the exception of the actuation of the control valve completely automatically and in such a way that it is secured against actuation errors with multiple blocking. Furthermore are
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Proves more reliable. A very noteworthy such simplification could e.g.
B. can be achieved by using the mechanical locking member D, whose functions in the known actuating devices by a mainly hydraulically operated (oil-controlled) auxiliary device, apart from other circumstances, only at the expense of using a further control valve and the associated pipe system required because of the additional oil control can be met. Despite these advantages, however, it is possible to replace the mechanical locking in the actuating device with a locking of a different (e.g. hydraulic) nature, provided that the latter is worked out according to the functional characteristics resulting from the use of the injector.
Mainly for the purpose of remote control, the control valve can finally switch to indirect mechanical, pneumatic or
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hydraulic pilot control.
In connection with the actuation device, it should also be mentioned that in any oil line of the servo motor A, A1, A2, expediently in the tube 23, e.g. B. at point 47, a constant
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to slow down the rotary valve mainly during closing.
PATENT CLAIMS:
1. Orehschieber for the main pipeline of hydraulic machines, in particular turbines, in which the section of the main pipeline lying between the rotary valve and the machine before the opening of the rotary valve via a valve that bypasses the latter and can be opened by means of a filling valve. lockable bypass line is filled, characterized in that the filling valve (grooved) in the bypass line (12) is preceded by an injector actuated by the filling flow, the vacuum chamber (15) of which is connected to the one below the valve disk-like closing plate (8 ) of the rotary valve from the leadership of the same enclosed space (7) is in connection.