CH657898A5

CH657898A5 - Hydraulic aries.

Info

Publication number: CH657898A5
Application number: CH731182A
Authority: CH
Inventors: Hans Heerlein
Original assignee: Pfister & Langhanss
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1986-09-30
Also published as: ES8400552A1; DE3149841A1; ES518162A0; DE3149841C2

Description

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2 2nd

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. PATENT CLAIM Hydraulic ram with a motive water pipe, a push valve which periodically opens and closes the motive water pipe, a pressure wind boiler with a rising pressure pipe, which branches off from the motive water pipe and is sealed off by a pressure valve, and a device for ventilation of the pressure wind boiler to a predetermined extent, characterized in that the ventilation device is one the pressure valve (6) has a bridging line (13) which opens into the pressure wind chamber (5) in the region of the desired height of the water level and into the driving water line (4) below the pressure valve (6) and into which an intermittently working injector nozzle (14, 16-18) is installed.

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. The invention is directed to a hydraulic ram with a motive water line, a shock valve which periodically opens and closes the motive water line, a pressure wind boiler which branches off from the motive water line and is closed by a pressure valve, with a rising pipe and a device for ventilation of the pressure wind vessel to a predetermined extent .

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. Hydraulic rams of this type are used to convey water to a high-level consumption point, this promotion being accomplished by utilizing the kinetic energy of a quantity of water that is regularly dispensed and partially drained off over a small height. Such rams are provided with a sniffer valve arranged below the pressure valve for the air supply and with a drip valve to prevent excessive air accumulation in the air chamber.

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. Without the supply of external energy and without human intervention, such rams can be kept going for long periods of time. The prerequisite for this, however, is that the pressure air vessel is reliably ventilated. With conventional rams, this is achieved in that when the water suddenly prevented from flowing out swings back in the propellant pipe, a negative pressure is briefly generated, which is used via an air nozzle to ventilate the compressed air boiler.

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. When using rams, however, there are operating cases in which the back-swinging effect in the drift water pipe is so small that it is no longer sufficient to adequately ventilate the compressed air boiler. If the "height ratio" - the ratio of the "height of the slope" to the "delivery height" - is less than about 1: 4, the snifting valve can no longer work or can no longer work adequately in order to ensure sufficient ventilation of the compressed air boiler. The same difficulties arise if the water in the driveline runs excessively or carries gas particles with it. In such cases, the compressed air boiler must be ventilated by hand at short intervals.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch bei ungünstigen Betriebsbedingungen eine selbsttätige ausreichende Belüftung des Druckwindkessels sicherzustellen. Proceeding from this, the object of the invention is to ensure adequate sufficient automatic ventilation of the pressure air vessel even under unfavorable operating conditions.

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. This is achieved in a ram of the type mentioned at the outset in that the ventilation device has a line bridging the pressure valve, which opens into the pressure wind chamber in the region of the desired height of the water level and into the driving water line below the pressure valve and in which an intermittently operating injector nozzle is installed. A water flow fed by the pressurized water supply in the pressure air tank constantly flows through this line, which leads air through the injection nozzle into the area in front of the pressure valve. The time at which the propellant flowing through the ram is depressurized is used for the suction effect of the injector. The air that is sucked into the ram in this way moves with the next pressure surge via the pressure valve into the pressure wind boiler, thus supplementing its air supply. The suction phase is not affected by the brief interruption by the phase in which the back pressure in the injector is greater than its working pressure.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Widders haben die konventionellen Elemente Schnüffelventil und Tropfventil der vorbekannten Vorrichtung keine Funktion mehr und werden damit entbehrlich. As a result of the configuration of the ram according to the invention, the conventional elements sniffer valve and drip valve of the previously known device no longer have any function and are therefore unnecessary.

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. In a further embodiment of the invention, it is provided that the line leading from the pressure wind boiler is arranged in its connection height in accordance with a minimum water level provided in the operating state. This ensures that the line together with the injector nozzle can simultaneously discharge excess air.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Further features, advantages and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. Show:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt, welcher die allgemeine Betriebssituation eines hydraulischen Widders darstellt und Fig. 1 is a schematic section showing the general operating situation of a hydraulic ram and

Fig. 2 einen Schnitt durch den Anfangs- und Endbereich der das Druckventil überbrückenden Leitung. Fig. 2 shows a section through the beginning and end of the line bridging the pressure valve.

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. In Fig. 1 the hydraulic ram is designated as a whole by 1. This is arranged in a shaft 2. The ram comprises a passage valve, shown only schematically, which is referred to as a shock valve 3 and closes off the motive water line 4. In front of the push valve 3, the pressure wind boiler 5 branches off from the drift water pipe 4, which is separated from the drift water pipe by a check valve, the so-called pressure valve 6. A riser 7 leads from the pressure wind boiler 5 to the consumption point. The drift water line 4 is fed by a source of water 8 taken from a source 8 and collected in a drift water shaft 9.

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. In the initial state, the shock valve 3 is open so that water can flow off via the drain line 11. A sudden closing of the shock valve leads to a rapid build-up of pressure at the end of the propellant water line 4, so that the pressure valve 6 is opened by this pressure and water gets into the pressure air vessel 5. This pressurized water can be supplied to the point of consumption via the riser 7. Due to the sudden stopping of the motive water, the motive water column in the motive water line 4 swings back, so that the shock valve 3 is relieved and opens. Due to the rapidly increasing flow speed of the driving water, the shock valve 3 is finally closed again and the cycle is repeated again.

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 In order to maintain the automatic operation of the hydraulic ram, it is important that the compressed air boiler 5 is ventilated. This takes place via the devices according to the invention shown in detail in FIG. 2. A line 13 branches off from the wall 12 of the pressure wind boiler 5 and leads into the area below the pressure valve 6. At the lower end, the line 13 opens into a nozzle 14, which discharges the water jet fed by the water 15 of the pressure air vessel 5 into an air chamber 16

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

657 898 657 898

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. can occur, which is connected via openings 17 to the ambient air. The water jet, not shown in detail in the drawing, takes air in the air chamber 16 and enters the bore 18 and through it into the area 19 below the pressure valve 6. In the area 19, air is thus introduced in the suction phase, which air comes into the pressure air vessel 5 the next time the pressure valve 6 is opened and aerates it.

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 If the liquid level in the pressure air vessel 5 rises up to the region of the mouth of the line 13, an air-water mixture first enters the line, and if the water level rises further, a water flow enters and flows through the line and finally through the injector bores 14 and 15, with which the latter Mixture or liquid flow enters area 19 of the motive water line 4 below the pressure valve. The result of the injector is that more or less air is sucked in through the openings 17 and reaches the motive water line 4. From there, the air then enters the air chamber 5 when the pressure valve is opened, so that its air cushion increases. The injector nozzle 14-18 works in a pulsating manner, since the injector effect depends on the pressure drop between the pressure air tank and the propellant pressure in the ram and this propellant pressure reaches a minimum value each time the shock valve 3 is opened. Each time the shock valve 3 is opened, air is sucked in using the injector nozzle 14-18. The injector releases a fine jet of water each time the shock valve 3 is closed, which is considered as one for the operation of the

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. Ram's trivial side effect is to be assessed. This interrupts the injector effect. After the pressure surge has ended, the injector is able to work again and conveys an air-water mixture into the space below the pressure valve 5, with the result that the air arrives in the pressure air vessel 5 during the next ram impact.

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. A drip valve is unnecessary. The strength of the injector effect is automatically controlled so that not too much air is injected into the ram shaft via the height of the water level in the pressure wind boiler 5 through the design of the ram 1 according to the invention. With increasing air cushion in the pressure air vessel 5, i.e. when the liquid level is lowered in the region of the connection height of the line 13, an increasingly air-containing air / water mixture is formed which flows through the line 13. This reduces the injector effect. Less air is fed into the ram every time the shock valve 3 is opened. If a line of discharge air flows through the line 13, the injector nozzle 14-18 has no effect.

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. With the help of the intermittent injector in the line 13 between the pressure air tank 5 and the ram, it is thus possible to feed air into a pressure system from the outside, without the pressure conditions required in the drive line for operating the known sniffing valve. In other words, the invention makes the ram 1 independent of a functioning sniffer valve.

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1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings