CH657898A5 - Hydraulischer widder. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRUCH Hydraulischer Widder mit einer Treibwasserleitung, einem dieTreibwasserleitung periodisch öffnenden und schliessenden Stossventil, einem vor diesem von der Treibwasserleitung abzweigenden, durch ein Druckventil abgeschlossenen Druckwindkessel mit einmündender Steigleitung und einer Einrichtung zur Belüftung des Druckwindkessels in einem vorbestimmten Mass, dadurch gekennzeichnet, dass die Belüftungseinrichtung eine das Druckventil (6) überbrückende Leitung (13) aufweist, die im Bereich der gewünschten Höhe des Wasserspiegels in den Druckwindkessel (5) und unterhalb des Druckventils (6) in die Treibwasserleitung (4) einmündet und in die eine intermittierend arbeitende Injektordüse (14,16-18) eingebaut ist.

Die Erfindung richtet sich auf einen hydraulischen Widder mit einer Treibwasserleitung, einem die Treib Wasserleitung periodisch öffnenden und schliessenden Stossventil, einem vor diesem von der Treib Wasserleitung abzweigenden, durch ein Druckventil abgeschlossenen Druckwindkessel mit einmündender Steigleitung und einer Einrichtung zur Belüftung des Druckwindkessels in einem vorbestimmten Mass.

Derartige hydraulische Widder dienen zur Förderung von Wasser zu einer hochgelegenen Verbrauchsstelle, wobei diese Förderung durch die Ausnutzung der kinetischen Energie einer über eine geringe Höhe regelmässig abgegebenen und teilweise abfliessenden Wassermenge bewerkstelligt wird. Solche Widder sind mit einem unterhalb des Druckventils angeordneten Schnüffelventil zur Luftzuführung und mit einem Tropfventil zur Verhinderung einer übermässigen Luftansammlung im Windkessel versehen.

Ohne Zufuhr äusserer Energie und ohne menschliche Einwirkung können also solche Widder über lange Zeiträume selbsttätig in Gang gehalten werden. Voraussetzung hierfür ist allerdings, dass der Druckwindkessel zuverlässig belüftet wird. Dies wird bei herkömmlichen Widdern dadurch erreicht, dass beim Rückschwingen des am Ausfliessen schlagartig gehinderten Wassers in der Treibwasserleitung kurzzeitig ein Unterdruck entsteht, welcher über eine Luftdüse zur Belüftung des Druckwindkessels genutzt wird.

Es gibt beim Einsatz von Widdern jedoch Betriebsfälle, in welchen der Rückschwingeffekt in derTreibwasserleitung so gering ist, dass er zu einer ausreichenden Belüftung des Druckwindkessels nicht mehr ausreicht. Wird das «Höhenverhältnis» — das Verhältnis von «Höhe des Gefälles» zu «Förderhöhe» — kleiner als etwa 1:4, so kann das Schnüffelventil nicht mehr oder nicht mehr ausreichend arbeiten, um die Belüftung des Druckwindkessels in ausreichendem Masse zu gewährleisten. Die gleichen Schwierigkeiten ergeben sich dann, wenn das in derTreibwasserleitung stehende Wasser übermässig viel läuft oder Gasteilchen mit sich führt. In solchen Fällen muss der Druckwindkessel in kurzen Zeitabständen durch eine Bedienungsperson von Hand belüftet werden.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen eine selbsttätige ausreichende Belüftung des Druckwindkessels sicherzustellen.

Dies wird bei einem Widder der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Belüftungseinrichtung eine das Druckventil überbrückende Leitung aufweist, die im Bereich der gewünschten Höhe des Wasserspiegels in den Druckwindkessel und unterhalb des Druckventils in dieTreibwasserleitung einmündet und in die eine intermittierend arbeitende Injektordüse eingebaut ist. Durch diese Leitung fliesst ständig ein von dem unter Druck stehenden Wasservorrat im Druckwindkessel gespeister Wasserstrom, welcher über die Injektionsdüse Luft in den Bereich vor dem Druckventil führt. Dabei wird für die Saugwirkung des Injektors derjenige Zeitpunkt ausgenutzt, in welchem das den Widder durchströmende Treibwasser drucklos ist. Die so in den Widder eingesaugte Luft wandert dann mit dem nächstfolgenden Druckstoss über das Druckventil in den Druckwind-kessel und ergänzt damit dessen Luftvorrat. Dabei wird die Saugphase durch die kurze Unterbrechung durch jene Phase, in welcher der Gegendruck im Injektor grösser ist als dessen Arbeitsdruck, nicht beeinträchtigt.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Widders haben die konventionellen Elemente Schnüffelventil und Tropfventil der vorbekannten Vorrichtung keine Funktion mehr und werden damit entbehrlich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die aus dem Druckwindkessel führende Leitung in ihrer Anschlusshöhe entsprechend einem im Betriebszustand vorgesehenen Minimalwasserstand angeordnet ist. Damit wird erreicht, dass die Leitung zusammen mit der Injektordüse gleichzeitg überschüssig angesaugte Luft ableiten kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt, welcher die allgemeine Betriebssituation eines hydraulischen Widders darstellt und

Fig. 2 einen Schnitt durch den Anfangs- und Endbereich der das Druckventil überbrückenden Leitung.

In Fig. 1 ist der hydraulische Widder als Ganzes mit 1 bezeichnet. Dieser ist in einem Schacht 2 angeordnet. Der Widder umfasst ein nur schematisch dargestelltes Durchlassventil, welches als Stossventil 3 bezeichnet wird und die Treibwasserleitung 4 abschliesst. Vor dem Stossventil 3 zweigt von derTreibwasserleitung 4 nach oben der Druckwindkessel 5 ab, welcher durch ein Rückschlagventil, das sog. Druckventil 6, vonderTreibwasserleitunggetrennt ist. Vom Druckwindkessel 5 führt eine Steigleitung 7 zur Verbrauchsstelle. DieTreibwasserleitung4 wird durch einer Quelle 8 entnommenes, in einem Treibwasserschacht 9 aufgefangenes Trieb Wasser 10 gespeist.

Im Ausgangszustand ist das Stossventil 3 geöffnet, so dass Wasser über die Abflussleitung 11 abfliessen kann. Ein schlagartiges Schliessen des Stossventils führt zu einem raschen Druckaufbau am Ende derTreibwasserleitung 4, so dass durch diesen Druck das Druckventil 6 geöffnet wird und Wasser in den Druckwindkessel 5 gelangt. Dieses unter Druck stehende Wasser kann über die Steigleitung 7 der Verbrauchsstelle zugeführt werden. Durch das plötzliche Abstoppen des Triebwassers schwingt die Triebwassersäule in der Treibwasserleitung 4 zurück, so dass das Stossventil 3 entlastet wird und sich öffnet. Durch die sich schnell erhöhende Fliessgeschwindigkeit des Triebwassers wird das Stossventil 3 schliesslich wieder geschlossen und der Zyklus wiederholt sich von neuem.

Zur Aufrechterhaltung des selbsttätigen Betriebs des hydraulischen Widders ist es wichtig, dass der Druckwindkessel 5 belüftet wird. Dies erfolgt über die in Fig. 2 im einzelnen dargestellten erfindungsgemässen Einrichtungen. Von der Wand 12 des Druck Windkessels 5 zweigt eine Leitung 13 ab, welche in den Bereich unterhalb des Druckventils 6 führt. Am unteren Ende mündet die Leitung 13 in eine Düse 14, welche den durch das Wasser 15 des Druckwindkessel 5 gespeisten Wasserstrahl in eine Luftkammer 16 aus5

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treten lässt, welche über Öffnungen 17 mit der Umgebungsluft verbunden ist. Der in der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellte Wasserstrahl nimmt in der Luftkammer 16 Luft mit und tritt in die Bohrung 18 und über diese in den Bereich 19 unterhalb des Druckventils 6 ein. Es wird in diesem Bereich 19 also in der Saugphase Luft eingebracht, welche beim nächsten Öffnen des Druckventils 6 in den Druckwindkessel 5 gelangt und diesen belüftet.

Steigt der Flüssigkeitsspiegel im Druckwindkessel 5 bis in den Bereich der Einmündung der Leitung 13 an, tritt zunächst ein Luft-Wasser-Gemisch, bei weiterem Anstieg des Wasserspiegels ein Wasserstrom in die Leitung ein und durchströmt diese und schliesslich die Injektorbohrungen 14 und 15, womit dieser Gemisch- oder Flüssigkeitsstrom in den Bereich 19 derTreibwasserleitung 4 unterhalb des Druckventils gelangt. Die Injektorwirkung hat zur Folge, dass durch die Öffnungen 17 mehr oder weniger Luft angesaugt wird und in die Treibwasserleitung 4 gelangt. Von dort aus tritt dann die Luft beim Öffnen des Druckventils in den Windkessel 5 ein, so dass sich dessen Luftpolster erhöht. Die Injektordüse 14-18 arbeitet pulsierend, da die Injektorwirkung abhängig vom Druckgefälle zwischen Druckwindkessel und Treibwasserdruck im Widderschaft ist und dieser Treibwasserdruck bei jedem Öffnen des Stossventils 3 einen Minimalwert erreicht. Bei jedem Öffnen des Stossventils 3 wird somit mit Hilfe der Injektordüse 14-18 Luft eingesaugt. Der Injektor entlässt jedesmal beim Schliessen des Stossventils 3 einen feinen Wasserstrahl, was als ein für den Betrieb des

Widders belangloser Nebeneffekt zu werten ist. Dies unterbricht die Injektorwirkung. Nach Beendigung des Druck-stosses vermag der Injektor wieder zu arbeiten und fördert ein Luft-Wasser-Gemisch in den Raum unterhalb des Druck-5 ventils 6 mit dem Ergebnis, dass die Luft beim nächstfolgenden Widderstoss in den Druckwindkessel 5 gelangt.

Ein Tropfventil ist überflüssig. Über die Höhe des Wasserspiegels im Druckwindkessel 5 wird durch die erfindungsge-mässe Ausbildung des Widders 1 die Stärke der Injektorwirkung automatisch so gesteuert, dass nicht zuviel Luft in den Widderschaft injiziert wird. Bei zunehmendem Luftpolster im Druckwindkessel 5, d.h. beim Absenken des Flüssigkeitsspiegels im Bereich der Anschlusshöhe der Leitung 13, bildet sich ein zunehmend lufthaltiges Luft-Wasser-Gemisch, das durch die Leitung 13 strömt. Damit lässt die Injektorwirkung nach. Weniger Luft wird bei jedem Öffnen des Stossventils 3 in den Widderschaft eingespeist. Wird die Leitung 13 von einem Stoss abführender Luft durchströmt, ist die Injektor-düse 14-18 wirkungslos.

Mit Hilfe des intermittierend arbeitenden Injektors in der Leitung 13 zwischen Druckwindkessel 5 und Widderschaft gelingt es somit, in ein Drucksystem von aussen her Luft einzuspeisen, ohne dass zum Betrieb des vorbekannten Schnüf-25 felventils erforderliche Druckverhältnisse in der Treibleitung erforderlich sind. Das heisst mit anderen Worten, dass die Erfindung den Widder 1 von einem funktionierenden Schnüffelventil unabhängig macht.

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1 Blatt Zeichnungen