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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Wasserbauverschluss mit gesteuerter Fremddruckzuhaltung und mit bewegbarem, mit Abreisskanten versehenem Verschlusskörper, insbesondere Freilaufverschluss am Ende eines hydraulischen Stranges.
Es sind Wasserbauverschlüsse in Form von Rückschlagklappen für Meleorationen und Trinkwasserversorgungen, die durch geeignete Gewichte, wie z. B. Zusatzgewichte oder auch ihr Eigengewicht, in der geschlossenen Stellung gehalten werden, bekannt. Weiters sind als Freilaufverschlüsse Stauklappen, Flach-, Kegel-, Düsen- und Zylinderschieber in mannigfachen Bauarten sowie verschlusslose Schall- un Druckregler im Waserbau zur Spülung und Druckentlastung von hydraulischen Strängen bekannt.
Die genannten Verschlussorgane weisen einen sehr unterschiedlichen Kraftverlauf über den Öffnungsweg auf, wodurch bei hydraulisch-automatischen Steuerungen zusätzliche Steuerungsteile, wie z. B. Regulierlaschen, Kurvenscheiben, mechanische oder hydraulische Getriebe zur brauchbaren stabilen pendel- und schwingungsarmen Regulierung notwendig werden. Die bekannten hydraulischen, automatisch gesteuerten Verschlussorgane zeigen über den Öffnungsweg aufgetragen anfänglich Kraft- und Momentenanstiege, die nach einer gewissen Öffnungsweite steil absinken und sogar negative Werte annehmen. Es werden so eine Kraft- oder Momentengrösse zwei Verschlusskörperstellungen zugeordnet, zwischen welchen eine Regulierlabilität herrscht, die sich in Verschlusskörperpendelungen oder Verschlusskörperschlägen auswirkt.
Ziel der Erfindung ist, diese Labilitätserscheinungen über den Hubweg durch die geometrische Formgebung des Verschlusskörpers in gesetzmässiger Abhängigkeit von der zu verschliessenden Freilauföffnung auszuschliessen.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der durch an sich bekannte Einrichtungen, wie z. B.
Gegengewichte, Federn mit funktionell angepasster, veränderlicher Kraftcharakteristik gegen die Abflussöffnung gepresste Verschlusskörper in an sich bekannter Weise eine benetzte Seite und eine unbenetzte Seite aufweist, und bei der Öffnung des Wasserbauverschlusses etwa in Ausströmrichtung die Verschlussöffnung freigebend wegbewegbar ist, und dass an den benetzten Seiten in Offenstellung die benetzte Fläche 1, 5 mal so gross oder grösser ist als in der Schliessstellung des Verschlusskörpers. Die benetzte Oberfläche des Verschlusskörpers weist dabei vorzugsweise eine Rand- oder Mittelflächen-Wölbung auf, die als Prallfläche zur Strahlumlenkung ausgebildet ist.
Die Erfindung ist in den Fig. l bis 4 beispielsweise und schematisch dargestellt. Fig. l zeigt einen Freilaufverschluss für Leitungen in Form einer Spatenklappe, Fig. 2 zeigt einen Freilaufverschluss in Form eines Hutventils. Fig. 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsvarianten eines Freilaufverschlusses.
In Fig. l ist ein Freilaufverschluss in Form einer Spatenklappe-l--im Aufriss dargestellt. Die Spatenklappe--l--bildet den Abschluss eines Rohres welches von einem Hauptstrang--6- abzweigt. Die Spatenklappe--l--wird durch einen Servomotor--3--gegen die Ausflussöffnung des Rohres --5-- gepresst. Im Raum oberhalb der Spatenklappe--l-bildet sich ein Druckraum--4--. Dadurch ergibt sich eine zweifache Möglichkeit die Spatenklappe--l--zu öffnen. Die Öffnung der Klappe--l- erfolgt entweder durch gesteuerte Verminderung des Fremddruckes im Servomotor --3-- oder durch Druckanstieg im Druckraum-4--.
Der Druckanstieg im Druckraum --4-- kann beispielsweise durch plötzliche Drosselung des Durchflusses im Hauptstrang--6--hervorgerufen werden, so dass sich eine automatische Druckentlastung im Rohrsystem durch das Öffnen der Klappe--l--ergibt. Bei dieser Verschlussart kommt es in beiden Fällen darauf an, dass keinerlei Schwingungen der Klappe beim öffnen oder Schliessen eintreten.
Die Charakteristik des erfindungsgemässen Freilaufverschlusses, bei dem die benetzte Oberfläche des Verschlusskörpers in der Offenstellung grösser ist als in der Geschlossenstellung, zeigt über den gesamten Hubweg bis zur vollen Öffnungsstellung einen gleichmässigen Anstieg, der auf das Verschlussorgan wirkenden Kräfte oder Momente, so dass für die stabile Regelung einer Verschlusskörperstellung nur eine Kraftoder Momentangrösse bei kavitationsfreier Strömung zugeordnet ist. Der Verschlusskörper weist eine benetzte Seite--10--und eine unbenetzte Seite --11-- auf. Die Oberfläche der benetzten Seite --10-- in der Offenstellung ist dabei mindestens 1, 5, vorzugsweise 3 mal so gross als in der Geschlossenstellung.
Der Verschlusskörper-l--des neuen Freilaufverschlusses wird in der Geschlossenstellung auf der kleinen lichten Verschlussfläche durch den statischen Mediumdruck belastet. Öffnet der Verschlusskörper, so belastet der abnehmende statische Mediumdruck und der mit der Wassermenge zunehmende Umlenkdruck die grosse Fläche des Verschlusskörpers, die grösser als die benetzte lichte Druchflussfläche ist. Das Eigengewicht des Verschlusskörpers ist gegenüber dem Mediumdruck sehr klein und beeinflusst den Kraftverlauf über den vollen Öffnungsweg nur unwesentlich bei pendelfreier Bewegung.
In Fig. 2 ist ein erfindungsgemässer Verschlusskörper in Form eines Hutventils dargestellt. Das Hutventil - l--wird durch Federn --2-- gegen die untere Öffnung des Druckraumes --4-- gepresst. Durch die Wölbung des Verschlusskörpers in den Rand- und Mittelflächen wird die Strömung in der Offenstellung des Verschlusskörpers beeinflusst, so dass die Öffnungscharakteristik bei der Öffnung und Schliessung des Verschlusskörpers jeder Stellung des Verschlusskörpers eindeutig eine Gegenhaltskraft zuordnet, so dass keinerlei Schwingungen des Verschlusskörpers auftreten.
In Fig. 3 ist ein ähnlicher Verschlusskörper geoffenbart, der durch zwei bewegliche Gegengewichte--P-- über Doppelhebel--8--gegen die Ausflussöffnung gepresst wird. Der Verschlusskörper-l-ist dabei in
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ortsfesten Lagern --9-- geführt. Diese Konstruktion gewährleistet einen konstanten Anpressdruck des Verschlusskörpers --1-- gegen die Auslassöffnung des Druckraumes--4--. Sie eignet sich besonders für automatische Entleerungen des Druckraumes--4--, sobald der Druck in demselben einen bestimmten Wert erreicht.
In Fig. 4 ist eine ähnliche Verschlusskörperkonstruktion wie in Fig. 3 geoffenbart, bei der der Verschlusskörper--l--eine dem Verschlusskörper der Fig. 3 entgegengesetzte Krümmung aufweist.
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verschlossen werden sollen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Hydraulischer Wasserbauverschluss mit gesteuerter Fremddruckzuhaltung und mit bewegbarem, mit Abreisskanten versehenem Verschlusskörper, insbesondere Freilaufverschluss am Ende eines hydraulischen
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Gegengewichte (7), Federn mit funktionell angepasster, veränderlicher Kraftcharakteristik gegen die Abflussöffnung gepresste Verschlusskörper (1) in an sich bekannter Weise eine benetzte Seite (10) und eine unbenetzte Seite (11) aufweist, und bei der Öffnung des Wasserbauverschlusses etwa in Ausströmrichtung die Verschlussöffnung freigebend wegbewegbar ist, und dass an den benetzten Seiten (10) in Offenstellung die benetzte Fläche 1, 5 mal so gross oder grösser ist als in der Schliessstellung des Verschlusskörpers (1).
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