Kugelschieberartiger Drehschieber für die Hauptrohrleitung von hydraulischen Maschinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein kugelschieberartiger Drehschieber für die Hauptrohr leitung von hydraulischen Maschinen, hauptsächlich Turbinen.
Der erfindungsgemässe Drehschieber ist dadurch gekennzeichnet, dass in der den Drehschieber um gehenden, zur Auffüllung des zwischen Drehschieber und Maschine liegenden Rohrabschnittes dienenden Rohrleitung vor dem Füllventil ein mit dem Wasser strom dieser Umgehungsleitung betätigter Injektor eingebaut ist, dessen Unterdruckraum mit dem zwi schen dem Ventilteller und dem Ventilträger des Drehschiebers von der Führung des Ventiltellers umschlossenen Raumteil in Verbindung steht.
Die Zeichnung stellt eine beispielsweise Ausfüh rungsform des erfindungsgemässen Gegenstandes dar. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Drehschiebers.
Fig. 2 ist eine Einzelheit der Fig. 1 in grösserem Massstab.
In den bekannten Schliessvorrichtungen sind aus drücklich Kugelschieber vorgesehen; das auf Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel ist, hauptsächlich zwecks Erleichterung des Vergleiches mit den bekannten Vorrichtungen, gleichfalls ein Kugelschieber, obwohl die Erfindung auch nur kugel- schieberartige Ausführungen umfasst.
In bezug auf seinen Aufbau stellt dieser Kugel schieber eine den bekannten Ausführungen in grossen Zügen ähnlich konstruierte Schliessvorrichtung dar, deren Hauptteile das in die Hauptleitung 1-2 ein gebaute kugelförmige Gehäuse 3, die in dieses in diametraler Richtung hineinragende und in demsel ben in dichtender Weise gelagerte Antriebswelle 4, der am Ende der letzteren befestigte Ventilträger 5, der mit dem Ventilträger in der Verlängerungsrich tung der Antriebswelle fest zusammengebaute und gleichfalls im Ventilgehäuse gelagerte, hohle Dreh zapfen 6, und schliesslich der in der Ventilfüh rung 7 des Ventilträgers geführte Ventilteller 8 sind.
Der Ventilsitz 9 des Ventiltellers ist an der innern Seite des Kugelgehäuses, um die Mündung des hier angeschlossenen Hauptrohrabschnittes 2 ausgebildet; der zwischen dem Ventilteller 8 und dem Ventilträger 5 mittels der Ventilführung 7 umschlossene Raumteil steht über den Kanal 10 mit dem Hohlraum des Drehzapfens 6 in Verbin dung, um mit Hilfe des in diesem Hohlraum auf recht gehaltenen Wasserdruckes den Ventilteller 8 auf den Ventilsitz 9 pressen bzw. vom letzteren ab heben zu können.
Der Ventilträger 5 kann eine im Innern des Kugelgehäuses 3 in konzentrischer Lage gehaltene Kugel, zweckmässiger aber ein zylindrisches Hülsenstück sein, von welchem auf Fig. 1 in der Sperrlage des Ventiltellers 8 nur der kreisförmige Hülsenquerschnitt ersichtlich ist;
der freie innere Durchmesser der Hülse soll angenähert dem innern Durchmesser der Rohrleitung 1-2, die Länge der selben hingegen angenähert gleich dem Abstand der Ein- und Austrittsöffnungen des Kugelgehäuses gewählt werden, wodurch erreicht wird, dass der Kugelschieber, in seinem geöffneten Zustand in bezug auf die dargestellte Lage nach einer Ver drehung um 90 , mit den Endöffnungen der Hülse 5 genau vor die Öffnungen des Kugelgehäuses ein schwenken und somit der Durchströmung des Was sers einen vollkommen freien Weg öffnen kann.
Diese rechtwinklige Verdrehung des Ventilträgers wird ver mittels der Antriebswelle 4 beispielsweise durch Betätigung der in den Hauptzügen nachstehend be schriebenen, von einem Servomotor angetriebenen Antriebsvorrichtung hervorgebracht.
Die Erfindung unterscheidet sich von den be kannten Vorrichtungen grundsätzlich dadurch, wie und in welchem Masse der im Rohrabschnitt 1 zur Verfügung stehende Wasserdruck unter dem Ventil teller wirksam gemacht wird. In den bekannten Vorrichtungen sind zu diesem Zweck zwei besondere, durch das Steuerorgan des Servomotors in entspre chenden Zeitpunkten betätigte Ventile vorgesehen, von welchen das sogenannte Füllventil in eine den zwischen dem Kugelgehäuse und dem Ventilträger freigelassenen Raum mit dem Rohrabschnitt 2 ver bindende Rohrleitung, das sogenannte Entlastungs ventil hingegen in eine den unterhalb des Ventil tellers 8 befindlichen Raum über den hohlen Dreh zapfen mit demselben Rohrabschnitt 2 verbindende weitere Rohrleitung eingebaut ist.
In diesem Aus führungsfalle gelangt der Ventilteller 8 in seiner vor dem Öffnen des Kugelschiebers noch geschlos senen Stellung einerseits über die Leitung des be reits geöffneten Füllventils von der Seite des Rohr abschnittes 1, anderseits über die Leitung des gleich falls geöffneten Entlastungsventils und über den hohlen Drehzapfen von der Gegenseite, das heisst von beiden Seiten unter Wasserdruck;
zufolge der Gleichheit dieser Wasserdrücke wird aber in der Tat nur die auf den Ventilteller wirkende Bela stung ausgeglichen, es bleibt jedoch kein Druck überschuss übrig, welcher den Ventilteller vom Ven tilsitz 9 in bestimmter Weise abheben könnte, so dass anzunehmen ist, dass das Öffnen des Kugel schiebers, wenigstens zu Beginn (bis die unbestimmte zurückschiebende Wirkung des durch die allmäh lich zunehmende Kugelschieberöffnung hindurch strömenden Wassers sich geltend machen kann) nur bei zwischen Ventil und Ventilsitz entstehender Rei bung stattfinden kann.
Es ist aber auch das Schliessen des Kugelschiebers nicht einwandfrei, da der in die Schliessstellung aus dem jetzt erwähnten Grunde (wegen vorangehender Zurückschiebung) ge gebenenfalls mit Spalt einschwenkende Ventilteller 8 während Nachsickerung nur verhältnismässig langsam (im Masse der im Führungsspalt zwischen Ventilteller und Ventilführung 7 durch Drosselung verzögerten Fortpflanzung des Wasserdruckes in das Innere der Ventilführung), mit unsicherer Dichtungswirkung auf den Ventilsitz aufgepresst wird.
Dieses nach teilige Verhalten der Schliessorgane könnte nur dann vermieden werden, wenn das Entlastungsventil in eine den Rohrabschnitt 1 mit dem Hohlraum des Drehzapfens verbindende Rohrleitung eingebaut wäre, da demzufolge der im Rohrabschnitt 1 be ständig wirkende Druck nach Öffnen des Entlastungs ventils unmittelbar, ohne Drosselung unter den Ventilteller 8 gelangen könnte; in diesem Falle würde aber beim Öffnen des Kugelschiebers der auf die vom Rohrabschnitt 2 abgekehrte Seite des Ven tiltellers ausgeübte Wasserdruck überwiegen und das Öffnen unter Reibung und Verschleiss noch mehr erschweren.
Alle diese Nachteile und Unsicherheiten der Betätigung können gemäss der Erfindung, beispiels- halber in der auf Fig. 1 dargestellten Anordnung, einheitlich dadurch beseitigt werden, dass in die mit tels des Füllventils 11 verschliessbare Umgehungs leitung 12-13 vor das Füllventil ein Injektor einge baut wird, dessen die Injektordüse 14 umgebender Unterdruckraum 15 über die Bohrung des Dreh zapfens 6 und den Kanal 10 mit dem unter dem Ventilteller 8 umschlossenen Raumteil des Kugel schiebers in Verbindung steht.
Demzufolge wird der Unterdruck des Injektors, welchen die in der Um gehungsleitung 12-13 zwecks Auffüllung des Rohr abschnittes 2 sofort nach Öffnen des Füllventils, jedoch noch in geschlossener Stellung des Kugel schiebers hervorgebrachte Wasserströmung im Raum teil 15 erzeugt und von hier längs des geöffneten An schlusses 6-10 unter dem Ventilteller 8 vermittelt, den letzteren gegen den Mittelpunkt des Kugel schiebers herabziehen und somit zwischen Ventil teller und Ventilsitz noch in unveränderter Stel lung des Ventilträgers 5 einen ringförmigen Spalt öffnen, wodurch bei Beschleunigung der Auffüllung des Rohrabschnittes 2 die hierauf folgende,
öff nende Verdrehung der Schliessvorrichtung um 90 ungehindert ermöglicht wird. Da zum Schliessen des Füllventils 11 auch nach vollständigem Öffnen des Kugelschiebers keine Notwendigkeit vorliegt, kann die Strömung der die Turbine antreibenden Wassermenge ausserhalb des unmittelbaren Strö mungsweges 1-5-2, in der Form eines parallel abgezweigten Strömungsabschnittes, auch in der Um gehungsleitung 12-13 weiter aufrechtgehalten wer den, so dass der Ventilteller 8, unter dem durch den Injektor 14-15 hervorgerufenen Unterdruck, auch weiterhin in herabgezogener Lage bleibt.
Hier aus folgt, dass der Ventilteller, wegen seiner unver änderten relativen Lage, auch die zum Schliessen erforderliche Zurückschwenkung ungehindert aus führen kann, sogar gegenüber dem Ventilsitz vor läufig noch einen Spalt eingestellt hält, dessen Breite seiner herabgezogenen Lage entspricht. Das voll ständige Schliessen des Kugelschiebers wird durch Schliessen des Füllventils 11 herbeigeführt, in wel chem Zeitpunkte die plötzliche Abstellung der Bewe gung der in der Umgehungsleitung 12-13 bisher in Strömung gehaltenen Wassermenge in der Lei tung 12 einen Wasserstoss verursacht. Dieser Wasser stoss erzeugt im Unterdruckraum 15 des Injektors eine über den Anschluss 6-10 unter dem Ventil teller 8 vermittelte Druckzunahme, welche den Ventil teller schliesslich kräftig auf den Ventilsitz 9 presst.
Das Verharren des Ventiltellers unter Überdruck in der so erhaltenen Sperrlage wird durch den im Rohrabschnitt 1 herrschenden und über den Weg 13-14-l5-6-10 auf den Ventilteller lastenden vollen Wasserdruck gesichert, da an der äussern Seite des Ventiltellers (das heisst im Rohrabschnitt 2) wegen des Abfliessens des Wasserinhaltes in praktischem Sinne jeder Gegendruck aufhört.
Es ist zu ersehen, dass die Betätigung des Injek- tors das vollkommen ungehinderte und reibungs- freie Öffnen des Ventiltellers 8 und das gleichfalls ungehinderte, unter Überdruck erfolgende genaue Schliessen desselben auf Kosten einer geringen bau lichen Ergänzung, das heisst auf Kosten der An wendung der in die für das Füllventil 11 ohnehin erforderliche Umgehungsleitung 12-13 eingebauten Injektordüse 14 mit dem wesentlichen baulichen Gewinn ermöglicht, dass in erster Reihe das oben erwähnte Entlastungsventil der bekannten Vorrich tungen und das von der Steuervorrichtung des Servo motors betätigte Antriebsorgan desselben samt den das Treibmittel (Drucköl)
zu- und abführenden zu gehörigen Leitungssystem erspart werden können. Ein sehr wesentlicher weiterer Vorteil der neuen Vorrichtung besteht darin, dass es nicht nötig ist, die Schliessflächen des Ventiltellers und des Ventil sitzes als Kugelringflächen auszubilden, welche im Falle der erwünschten Schliessgenauigkeit nur mit verhältnismässig schwieriger nud kostspieliger Bear beitung hergestellt werden können, da wegen der in hinreichendem Masse und in bestimmter Weise er möglichten Zurückziehbarkeit des Ventiltellers 8 diese Schliessflächen auch konisch oder mit gestufter Profillinie,
im allgemeinen mit vom Kreisbogen ge mäss gewissen Zweckmässigkeitsrücksichten abwei chenden Profillinien ausgebildet werden können. Eine derartige Ausbildung der Schliessflächen bietet auch noch den zusätzlichen Vorteil, dass die Schliess vorrichtung in ihrem geschlossenen Zustand gleich zeitig auch blockiert ist, da so geformte Schliess- flächen des Ventiltellers 8 aus dem Ventilsitz, im Gegensatz zu Kugelringflächen, erst nur dann her ausgedreht werden können, wenn der Ventilteller bereits zurückgezogen wurde, was einer Sicherung des drehbaren Teils der Schliessvorrichtung gegen unbeabsichtigte Verdrehung gleichkommt.
Hierdurch hört aber der ausschliessliche Kugelschiebercharakter des Erfindungsgegenstandes um so mehr auf, da man natürlich auch in bezug auf das Ventilgehäuse 3 nicht ohne Abweichungsmöglichkeit an die Kugel form gebunden ist. Unter dem Erfindungsgegenstand soll deshalb nicht unbedingt ein ausgesprochener Kugelschieber, sondern in Übereinstimmung mit der eingangs gegebenen Definition ein kugelschieber- artiger Drehschieber verstanden werden.
Die Antriebsvorrichtung des Drehschiebers ist den Antriebsvorrichtungen der bekannten Kugel schieber nur in grossen Zügen ähnlich, da die An wendung des Injektors selbstverständlich auch auf die Ausführung des Antriebs und auf die hierzu er forderlichen Bauteile zurückwirkt.
Das auf Fig. 1 auf der linken Seite des Drehschiebers ersichtliche Ausführungsbeispiel der Antriebsvorrichtung ist, wie bei den bekannten Ausführungen mit einem Servo motor und mit einem Steuerschieber E versehen, welcher in den auf Fig. 1 und 2 dargestellten, zum Öffnen bzw. zum Schliessen des Drehschiebers ge hörigen sowie in andern, nicht dargestellten Ein stellungen die Zu- und Abfuhr des flüssigen Treib mittels (zweckmässig Drucköls) steuert.
Von diesem Steuerschieber und vom Servomotor<I>A</I> (A1, <I>A2)</I> ab gesehen, mögen an der Antriebsvorrichtung gemäss Fig. 1 als weitere Hauptteile der das Füllventil 11 mit Hilfe der Stange 3 8 öffnende und schliessende Hilfsservomotor B, das hydraulische Verriegelungs- organ C und das mechanische Verriegelungsorgan D unterschieden werden.
Der Servomotor A besitzt für das Schliessen und Öffnen des Drehschiebers je einen besonderen Arbeitszylinder A1 bzw. A2, deren Kolben 18 bzw. 19 mit einer als Zahnstange ausgebildeten gemein samen Kolbenstange 17 starr verbunden sind; durch diese Zahnstange erfolgt die Drehung der Antriebs welle 4, einerlei, ob der Hubrichtung 45 oder 46 entsprechend das Öffnen bzw: das Schliessen des Drehschiebers auszuführen ist, mit Hilfe des alter nierend geschwenkten Zahnsegmentes 16.
Das Treib mittel gelangt in die Zylinder A1, A2 über die Lei tungen 20 bzw. 21-22-23 und verlässt sie auch auf denselben Wegen, wozu diese Zylinder mittels der Kolben 43, 44 des Steuerventils E wahlweise auf die Druckleitung 25 bzw. (gegebenenfalls durch Vermittlung des Leitungsabschnittes 27) auf die Auslassleitung 26 geschaltet werden.
Das Öffnen des Drehschiebers wird durch Öffnen des Füllventils 11 dadurch in Gang gesetzt, dass der Kolben 37 des Hilfsservomotors B, infolge des auf denselben in der auf Fig. 1 ersichtlichen Einstellung des Steuerventils E über die Leitungen 23-24 ent gegen der Druckfeder 36 ausgeübten Öldruckes, gemäss der Zeichnung nach links verschoben wird.
Die hierauf folgende Auffüllung des Rohrabschnittes 2 über die Umgehungsleitung 12 mit unter Voll druck stehendem Wasser bewirkt, dass der Wasser druck, welcher sich aus diesem Rohrabschnitt 2 über die Verbindungsleitung 41 nunmehr auch unter den Kolben 39 des hydraulischen Verriegelungs- organs C fortpflanzen kann, den Kolben 39 samt dem auf der Kolbenstange des letzteren sitzenden Kolbenschieber 42 entgegen der die Kolbengegen seite belastenden Feder 40 gemäss der Zeichnung nach links zurückschiebt.
Demzufolge lässt der die Strömung zwischen den Leitungen 21-22 bis jetzt absperrende Kolbenschieber 42, durch Verbinden dieser Leitungen in den Druckraum des öffnenden Zylinders A2 des Servomotors Drucköl gelangen, unter dessen Druck das Kolbenpaar 18-19 sich in der Öffnungsrichtung 45 verschiebt und die An triebswelle 4 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 Umgehungslei tung 12 sofort nach Öffnen des Füllventils 11 auf tretende Wasserströmung den Injektor 14-15 in Betrieb gesetzt hat, worauf der durch den letzteren erzeugte Unterdruck den Ventilteller 8 vom Ventil sitz 9 noch vor der Linksverschiebung des Kolben schiebers 42 zurückzieht. 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 Richtig keit der Betätigung verbürgt.
Aus demselben Grunde gelangen die Kolben des Hilfsservomotors B und des hydraulischen Verriegelungsorgans C in ihren linksseitigen Endstellungen - und hiermit auch das Füllventil 11 und der Kolbenschieber 42 in ihren geöffneten Stellungen - dadurch in blockierten Zu stand, dass die Hubnase 28 der sich in der öffnungs- richtung 45 verschiebenden verzahnten Kolbenstange 17 die an der Hubnase mit dem Arm 29 gehaltene Riegelstange 31 des mechanischen Verriegelungs- organs D in der Richtung 45 so lange verschieben lässt, bis die an der Riegelstange 31 aufgekeilten Riegelfinger 32,
34 in die Riegelsitze 33, 35 der Kolben 37 bzw. 39 eingreifen.
Beim Schliessen soll der Steuerschieber E in die auf Fig. 2 ersichtliche Stellung gebracht werden, worauf der über den eingestellten Strömungsweg 25-20 auf den Kolben 18 des schliessenden Servo- motorzylinders A 1 wirkende Öldruck den Dreh schieber während des in der Richtung 45 ausge führten Kolbenhubes auch diesmal ungehindert ver drehen kann, bis die Schliessstellung erreicht wird, da der Injektor den Ventilteller 8 noch in zurück gezogener Lage hält.
Gleichzeitig kann das Öl aus dem öffnenden Zylinder A2 frei ausfliessen, da die Verriegelung des Kolbenschiebers 42 nur am Ende des Kolbenhubes und erst dann ausgelöst wird, wenn die Hubnase 28 der Kolbenstange 17 die auf die Riegelstange 31 gekeilten Riegelfinger 32, 34 aus den Riegelsitzen 33, 35 heraushebt. Hierauffolgend wird unter dem Druck der Feder 36 zuerst das Füll ventil l l geschlossen - das im Zylinder des Hilfs- servomotors B befindliche Öl kann hierbei auf dem geöffneten Strömungsweg 24-23-26 frei abfliessen - und in der Umgehungsleitung ein starker Wasser stoss hervorgebracht, unter dessen Wirkung der Ventilteller 8 einwandfrei geschlossen wird.
Nun wird der Wasserdruck im Rohrabschnitt 2 während der Entleerung desselben dermassen abnehmen, dass das Wasser unter dem Gegendruck der Feder 40 auch aus dem Zylinder des hydraulischen Verriege- lungsorgans C ausfliessen kann, da die mechanische Verriegelung desselben bei 34-35 bereits ausgelöst ist, wobei gleichzeitig auch der Kolbenschieber 42 in seine frühere Schliessstellung zurückkehrt, in wel cher bis zur entsprechenden nächsten Einstellung des Steuerschiebers keine Möglichkeit mehr gegeben ist, den öffnenden Servomotorzylinder unabsichtlich unter Druck zu stellen.
Wie aus dieser Erörterung der Wirkungsweise hervorgeht, verrichtet die beschriebene Antriebsvor richtung alle ihre Funktionen mit Ausnahme der Betätigung des Steuerschiebers vollkommen auto matisch und derart, dass sie gegen Betätigungsfehler mit mehrseitiger Blockierung gesichert ist und ihre erwähnten Funktionen sowohl untereinander wie in bezug auf die Leistung des Injektors richtig ab gestimmt sind, wobei sie sich gegenüber früheren Anordnungen auch infolge wesentlicher baulicher Vereinfachungen vorteilhafter und deshalb auch in funktioneller Hinsicht verlässlicher erweist.
Eine sehr beachtenswerte derartige Vereinfachung konnte zum Beispiel durch die Anwendung des mechanischen Verriegelungsorgans D erzielt werden, dessen Funk tionen in den bekannten Antriebsvorrichtungen durch eine hauptsächlich hydraulisch betätigte (ölgesteuerte) Hilfseinrichtung, von andern Umständen abgesehen, nur auf Kosten der Anwendung eines wegen der zusätzlichen Ölsteuerung erforderlichen weiteren Steuerorgans und des zugehörigen Rohrsystems er füllt werden können.
Trotz diesen handgreiflichen Vorteilen ist es aber möglich, in der Antriebsvorrich tung die mechanische Verriegelung auf Wunsch auch durch eine Verriegelung von anderer (zum Beispiel hydraulischer) Natur zu ersetzen, soweit diese letz tere den sich aus der Anwendung des Injektors ergebenden funktionellen Eigentümlichkeiten ent sprechend ausgearbeitet ist. Hauptsächlich zwecks Fernsteuerung kann schliesslich der Steuerschieber auf mittelbare mechanische, pneumatische oder elek tromagnetische Betätigung eingerichtet bzw. für son stige mittelbare Betätigung mit einer hydraulischen Vörsteuerung versehen werden.
Im Zusammenhang mit der Antriebsvorrichtung mag noch erwähnt werden, dass in irgendeiner Öl leitung des Servomotors A1 A2, zweckmässig in der Leitung 23, in dieser letzteren zum Beispiel an der Stelle 47, eine konstante oder einstellbare Quer schnittsverengUng vorgesehen werden kann, deren Mass vor Inbetriebsetzung im Versuchswege zu er mitteln ist; diese Verengung bezweckt eine etwaige zu schnelle Verdrehung des Drehschiebers haupt sächlich während des Schliessens zu verlangsamen.
Die Anwendung des beschriebenen Drehschie bers ist auch im Pumpenbetrieb möglich.
Ball valve type rotary valve for the main pipeline of hydraulic machines The present invention relates to a ball valve type rotary valve for the main pipeline of hydraulic machines, mainly turbines.
The rotary valve according to the invention is characterized in that in the pipeline which goes around the rotary valve and serves to fill the pipe section located between the rotary valve and the machine, an injector operated by the water flow of this bypass line is installed in front of the filling valve, the vacuum chamber of which with the between the valve disc and the the part of the space enclosed by the guide of the valve disk is connected to the valve carrier of the rotary slide valve.
The drawing shows an exemplary embodiment of the inventive subject matter. FIG. 1 is a schematic representation of the rotary valve.
Fig. 2 is a detail of Fig. 1 on a larger scale.
In the known locking devices, ball slides are expressly provided; The embodiment shown in FIG. 1 of the drawing is, mainly for the purpose of facilitating the comparison with the known devices, also a ball slide, although the invention also only comprises ball slide-like designs.
In terms of its structure, this ball slide represents a closing device constructed similarly to the known designs in large trains, the main parts of which are the spherical housing 3 built into the main line 1-2, which protrudes into this in the diametrical direction and in the same ben in a sealing manner Mounted drive shaft 4, the valve carrier 5 fixed at the end of the latter, the valve carrier firmly assembled with the valve carrier in the extension direction of the drive shaft and also mounted in the valve housing, hollow pivot pin 6, and finally the valve disk 8 guided in the valve guide 7 of the valve carrier .
The valve seat 9 of the valve disk is formed on the inside of the ball housing, around the mouth of the main pipe section 2 connected here; the space part enclosed between the valve disk 8 and the valve carrier 5 by means of the valve guide 7 is connected via the channel 10 to the cavity of the pivot 6 in order to press the valve disk 8 onto the valve seat 9 with the help of the water pressure maintained in this cavity to be able to stand out from the latter.
The valve support 5 can be a ball held in the interior of the ball housing 3 in a concentric position, but more expediently a cylindrical sleeve piece, of which only the circular sleeve cross section can be seen in FIG. 1 in the blocked position of the valve disk 8;
the free inner diameter of the sleeve should be chosen approximately the inner diameter of the pipeline 1-2, the length of the same, however, should be chosen 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 to the position shown after a rotation by 90 Ver, with the end openings of the sleeve 5 exactly in front of the openings of the ball housing a pivot and thus the flow of what sers can open a completely free path.
This right-angled rotation of the valve carrier is brought about by means of the drive shaft 4, for example by actuating the drive device which is driven by a servomotor and will be described below in the main features.
The invention differs from the known devices be basically in how and to what extent the water pressure available in the pipe section 1 under the valve plate is made effective. In the known devices, two special, actuated by the control member of the servomotor at corresponding times are provided, of which the so-called filling valve in a space left between the ball housing and the valve carrier with the pipe section 2 ver connecting pipe, the so-called Relief valve, however, is installed in a space located below the valve disk 8 on the hollow pivot pin with the same pipe section 2 connecting further pipeline.
In this imple mentation case, the valve disk 8 reaches its closed position before the opening of the ball valve on the one hand via the line of the already open filling valve from the side of the pipe section 1, on the other hand via the line of the equally open relief valve and the hollow pivot pin from the opposite side, i.e. from both sides under water pressure;
According to the equality of these water pressures, only the load acting on the valve disk is actually compensated, but there is no excess pressure left that could lift the valve disk from the valve seat 9 in a certain way, so that it can be assumed that the opening of the Ball slide, at least at the beginning (until the indefinite pushing back effect of the water flowing through the gradually increasing ball slide opening can assert itself) can only take place when there is friction between the valve and valve seat.
However, the closing of the ball valve is also not flawless, since the valve disk 8, which may pivot with a gap into the closed position for the reason now mentioned (due to the previous pushing back), only relatively slowly during infiltration (in the mass of the guide gap between valve disk and valve guide 7 through Throttling delayed propagation of the water pressure into the interior of the valve guide), with an unsafe sealing effect on the valve seat.
This partial behavior of the closing organs could only be avoided if the relief valve were installed in a pipe connecting the pipe section 1 to the cavity of the pivot, since consequently the pressure in the pipe section 1 be constantly acting immediately after opening the relief valve without throttling the valve disk 8 could get; in this case, however, when the ball valve is opened, the water pressure exerted on the side of the valve plate facing away from the pipe section 2 would predominate and would make the opening even more difficult due to friction and wear.
All of these disadvantages and uncertainties of actuation can be eliminated uniformly according to the invention, for example in the arrangement shown in FIG. 1, that an injector is built into the bypass line 12-13 in front of the filling valve which can be closed by means of the filling valve 11 is, the vacuum chamber 15 surrounding the injector nozzle 14 via the bore of the pivot pin 6 and the channel 10 with the enclosed space part of the ball slide under the valve disk 8 in connection.
As a result, the negative pressure of the injector, which the in order to 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 slide produced water flow in the space part 15 and from here along the open to circuit 6-10 mediated under the valve plate 8, pull the latter down towards the center of the ball slide and thus open an annular gap between the valve plate and valve seat still in the unchanged position of the valve carrier 5, whereby when the filling of the pipe section 2 is accelerated, the following ,
Opening rotation of the locking device by 90 is made possible unhindered. Since there is no need to close the filling valve 11 even after the ball valve has been fully opened, the flow of the amount of water driving the turbine can flow outside the immediate Strö flow path 1-5-2, in the form of a parallel branched flow section, also in the bypass line 12- 13 further maintained who the, so that the valve plate 8, under the negative pressure caused by the injector 14-15, also remains in the pulled-down position.
It follows from this that the valve plate, due to its unchanged relative position, can also perform the pivoting back required for closing without hindrance, even holding a gap with respect to the valve seat, the width of which corresponds to its pulled-down position. The complete closing of the ball valve is brought about by closing the filling valve 11, at wel chem times the sudden shutdown of the movement of the water in the bypass line 12-13 previously held in flow in the line 12 causes a water surge. This surge of water generates an increase in pressure in the negative pressure chamber 15 of the injector via the connection 6-10 under the valve disk 8, which ultimately presses the valve disk forcefully onto the valve seat 9.
The retention of the valve disk under overpressure in the blocking position obtained in this way is ensured by the full water pressure prevailing in the pipe section 1 and exerting on the valve disk via the path 13-14-l5-6-10, since on the outer side of the valve disk (i.e. in the Pipe section 2) because of the drainage of the water content in a practical sense any counterpressure ceases.
It can be seen that the actuation of the injector enables the completely unhindered and friction-free opening of the valve disk 8 and the likewise unimpeded, precise closing of the same under excess pressure at the expense of a small structural addition, that is to say at the expense of the application In the bypass line 12-13 built into the bypass line 12-13 which is already necessary for the filling valve 11, the injector nozzle 14 with the substantial structural benefit enables the above-mentioned relief valve of the known devices and the drive element of the same, actuated by the control device of the servo motor, together with the propellant ( Pressure oil)
supply and discharge associated piping system can be saved. A very important further advantage of the new device is that it is not necessary to design the closing surfaces of the valve disk and the valve seat as spherical ring surfaces, which, in the case of the desired closing accuracy, can only be produced with relatively difficult nud costly processing, because of the to a sufficient extent and in a certain way, he possible retractability of the valve disk 8, these closing surfaces also conical or with a stepped profile line,
generally can be formed with profile lines deviating from the circular arc according to certain considerations of expediency. Such a design of the closing surfaces also offers the additional advantage that the closing device is blocked at the same time in its closed state, since such shaped closing surfaces of the valve disk 8 are only then unscrewed from the valve seat, in contrast to spherical ring surfaces can when the valve disk has already been withdrawn, which is equivalent to securing the rotatable part of the locking device against unintentional rotation.
As a result, however, the exclusive spherical slide character of the subject matter of the invention ceases to exist all the more since one is of course not bound to the spherical shape with respect to the valve housing 3 without the possibility of deviation. The subject matter of the invention should therefore not necessarily be understood to be a pronounced spherical valve, but rather, in accordance with the definition given at the beginning, a spherical valve-like rotary valve.
The drive device of the rotary valve is similar to the drive devices of the known ball slide only to a large extent, since the use of the injector of course also affects the execution of the drive and the components required for this purpose.
The embodiment of the drive device visible in FIG. 1 on the left side of the rotary valve is provided, as in the known embodiments, with a servo motor and with a control valve E, which in the FIGS. 1 and 2 shown, for opening and closing of the rotary valve belonging as well as in other settings, not shown, controls the supply and discharge of the liquid propellant by means (expediently pressure oil).
Viewed from this control slide and from the servomotor <I> A </I> (A1, <I> A2) </I>, other main parts of the drive device according to FIG. 1 are the filling valve 11 with the aid of the rod 38 A distinction can be made between the opening and closing auxiliary servomotor B, the hydraulic locking element C and the mechanical locking element D.
The servomotor A has a special working cylinder A1 or A2 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 drive shaft 4 rotates through this rack, regardless of whether the rotary valve is to be opened or closed in accordance with the stroke direction 45 or 46, with the aid of the alternately pivoted toothed segment 16.
The propellant enters the cylinders A1, A2 via the lines 20 and 21-22-23 and also leaves them in the same way, for which purpose these cylinders can be connected to the pressure line 25 or (by means of the pistons 43, 44 of the control valve E). optionally through the intermediary of the line section 27) can be switched to the outlet line 26.
The opening of the rotary valve is set in motion by opening the filling valve 11 in that the piston 37 of the auxiliary servomotor B is exerted against the compression spring 36 via the lines 23-24 as a result of the setting of the control valve E shown in FIG Oil pressure, is shifted 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 line 41 under the piston 39 of the hydraulic locking member C to the Piston 39 together with the piston slide 42 seated on the piston rod of the latter pushes back to the left against the spring 40 loading the piston opposite side according to the drawing.
As a result, the piston valve 42, which until now has shut off the flow between the lines 21-22, allows pressure oil to reach the pressure chamber of the opening cylinder A2 of the servomotor by connecting these lines, under whose pressure the piston pair 18-19 is displaced in the opening direction 45 and the An Drive shaft 4 rotated by means of toothed segment 16 in 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 in the bypass line 12 immediately after opening the filling valve 11 has set the injector 14-15 into operation, whereupon the negative pressure generated by the latter the valve plate 8 from the valve seat 9 before the left shift of the piston slide 42 withdraws. 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 reason, the pistons of the auxiliary servomotor B and the hydraulic locking element C are in their left-hand end positions - and with this also the filling valve 11 and the piston slide 42 in their open positions - as a result of the fact that the lifting lug 28 of the opening direction 45 shifting toothed piston rod 17 allows the locking rod 31 of the mechanical locking member D held on the lifting lug with the arm 29 to be shifted in the direction 45 until the locking fingers 32, wedged on the locking rod 31,
34 engage in the bolt seats 33, 35 of the pistons 37 and 39, respectively.
When closing the control slide E is to be brought into the position shown in FIG. 2, whereupon the oil pressure acting on the piston 18 of the closing servo motor cylinder A 1 via the set flow path 25-20 led the rotary slide valve during the run in the direction 45 This time, too, the piston stroke can rotate freely until the closed position is reached, since the injector still holds the valve disk 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 piston slide 42 is only triggered at the end of the piston stroke and only when the lifting lug 28 of the piston rod 17 removes the locking fingers 32, 34 wedged onto the locking rod 31 from the locking seats 33 , 35 highlights. Subsequently, under the pressure of the spring 36, the filling valve II is first closed - the oil in the cylinder of the auxiliary servo motor B can flow freely on the open flow path 24-23-26 - and a strong water surge is produced in the bypass line the effect of which the valve disk 8 is properly closed.
Now the water pressure in the pipe section 2 will decrease during its emptying to such an extent that the water can also flow out of the cylinder of the hydraulic locking member C under the counterpressure of the spring 40, since the mechanical locking of the same is already triggered at 34-35, whereby at the same time the piston slide 42 also returns to its previous closed position, in which there is no longer any possibility until the corresponding next setting of the control slide to unintentionally put the opening servomotor cylinder under pressure.
As can be seen from this discussion of the mode of operation, the drive device described performs all its functions with the exception of the actuation of the control slide completely automatically and in such a way that it is secured against actuation errors with multi-sided blocking and its functions mentioned both with each other and with respect to the performance of the Injectors are correctly tuned, and they are more advantageous than previous arrangements due to significant structural simplifications and therefore more reliable in functional terms.
A very noteworthy simplification of this kind could be achieved, for example, through the use of the mechanical locking member D, whose functions in the known drive devices by a mainly hydraulically operated (oil-controlled) auxiliary device, apart from other circumstances, only at the expense of the use of one because of the additional oil control required further control element and the associated pipe system it can be filled.
Despite these tangible advantages, however, it is possible to replace the mechanical lock in the Antriebvorrich device by a lock of a different (for example hydraulic) nature, provided that the latter is worked out accordingly to the functional peculiarities resulting from the use of the injector is. Mainly for the purpose of remote control, the control slide can finally be set up for indirect mechanical, pneumatic or electromagnetic actuation or provided with a hydraulic pre-control for other indirect actuation.
In connection with the drive device, it should also be mentioned that in any oil line of the servo motor A1 A2, expediently in line 23, in this latter for example at point 47, a constant or adjustable cross-sectional constriction can be provided, the extent of which can be provided before commissioning to be determined in the experimental way; the purpose of this narrowing is to slow down any excessive rotation of the rotary valve mainly during closing.
The rotary slide described can also be used in pump mode.