DE1128710B - Drehschieber mit einem als Kreissegment vorgesehenen schwenkbaren Schieberverschlussstueck und einer zu seiner Drehachse parallelen und exzentrischen Durchlassoeffnung - Google Patents

Drehschieber mit einem als Kreissegment vorgesehenen schwenkbaren Schieberverschlussstueck und einer zu seiner Drehachse parallelen und exzentrischen Durchlassoeffnung

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DE1128710B
DE1128710B DEM40090A DEM0040090A DE1128710B DE 1128710 B DE1128710 B DE 1128710B DE M40090 A DEM40090 A DE M40090A DE M0040090 A DEM0040090 A DE M0040090A DE 1128710 B DE1128710 B DE 1128710B
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Dipl-Ing Friedrich Foeller
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FRIEDRICH FOELLER DIPL ING
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FRIEDRICH FOELLER DIPL ING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/02Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor
    • F16K3/04Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with flat sealing faces; Packings therefor with pivoted closure members

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mechanically-Actuated Valves (AREA)

Description

  • Drehschieber mit einem als Kreissegment vorgesehenen schwenkbaren Schieberverschlußstück und einer zu seiner Drehachse paraHelen und exzentrischen Durchlaßöffnung Die Erfindung betrifft einen Drehschieber mit einer zur Drehachse seines Verschlußstückes parallelen und exzentrischen Durchlaßöffnung und mit einem die Anschlußstutzen auf dem gleichen Radius wie die Durchlaßöffnung tragenden halbkreisförmigen Gehäuse. Im Gehäuse ist das schwenkbare Verschlußstück als Kreissegment auf einer in der Halbkreisachse liegenden Welle gelagert.
  • Die bekannten Abschluß- und Regelvorrichtungen für Druckrohrleitungen, wie z. B. Flachschieber, Kugelschieber, Drosselklappen, haben eine Bewegungsachse ihrer Verschlußstücke, die senkrecht zur Durchlaufrichtung des strömenden Mittels, liegt. Dieser Umstand hat einen meist weit abstehenden Ausbau der Verstell- und Regelglieder über die Gehäuseoberfläche hinaus zur Folge. Außerdem sind die Strömungsverhältnisse durch den Einbau und durch das Bewegen des Verschlußstückes meist derart gestört, daß sich insbesondere bei Zwischenstellungen starke Wirbel im Gehäuse bilden, die zu Druckverlusten, Kavitation und Korrosion führen und, den frühzeitigen Verschleiß zur Folge haben können. Es müssen daher hochwertige Werkstoffe an den gefährdeten Stellen eingesetzt werden.
  • Bei Drehschiebern mit einer zur Drehachse des Verschlußstückes parallelen und exzentrischen Durchlaßöffnung ist schon ein Kreissegment als Verschlußstück mit einem den Durchlaß zwischen den Gehäusestutzen, abdeckenden Teil und mit einer achsparallelen Durchlaßöffnung im Kreissegment bekannt. Zum guten Abdichten der übersteuerten öffnungen müssen jedoch umständliche, von Federn gespannte Abdichtungen eingebaut werden, die Leckverhiste in geschlossener Stellung vermeiden sollen. Auf dem Gebiet dieser Art Abschlußvorrichtungen sollen durch den Gegenstand der Erfindung die bestehenden Mängel vermieden werden. Er zeichnet sich durch ein-fache Ausführung und verlustlose Führung des durchfließenden Mittels aus und ist frei von abstehenden Verstellgliedern und von störendem Undichtsein.
  • Es sind auch schon an Drehschiebern angebaute hydraulische Antriebe bekannt, wobei die hydraulische Betätigung durch einen außen, am Gehäuse angesetzten Drehkolben erfolgt, der, von einem Druckmittel betätigt, innerhalb eines abgeteilten und seitlich dichtenden, zylindrischen Gehäuses die Verstellkraft aufbringt. Bei solchen Drehschiebern steht die Drehachse jedoch senkrecht zur Durchströrnrichtung, und Verschlußstück und Betätigungskolben sind voneinander getrennt. Auch direkte hydraulische Antriebe der Verschlußstücke sind vorgesehen worden#; aber hierbei liegt die Drehachse wieder senkrecht zur Fließrichtung. Das Verschlußstück gleitet dort mit einem kolbenartigen Antriebsteil in einem Anbau, und die hydraulische Betätigung erfolgt einseitig. Das Verschlußstück ist dort eine schwenkbare Klappe. Zwei abgeschlossene Arbeitskammern beidseitig des Verschlußstückes sind nicht vorhanden, so daß die Betätigung vom Zustand des durchströmenden Mittels abhängig ist.
  • Gemäß der Erfindung ist die Ausbildung in der Weise vorgesehen, daß das Kreissegment mit der zur Drehachse parallelen Durchlaßöffnung ein an den beiden Seitenwänden und der Umfangswand des Schiebergehäuses dichtend anliegender Kolben von kastenförmigem Querschnitt ist und zwischen Drehachse und Gehäuseboden eine Abdichtung vorgesehen ist, so daß das Gehäuseinnere in zwei getrennte und in sich abgeschlossene Kammern abgeteilt ist, in die zum Schwenken des Kolbens im öffnungs- wie im Schließsinne wahlweise ein Druckmittel einführbar ist, das zugleich auch zur Gewichtsentlastung des Kolbens und zur überwindung der an ihm auftretenden Reibungskräfte dient.
  • Die Nachteile der obenerwähnten Schieberausführungen werden durch die unverengte, dem Durchmesser der Rohrleitung entsprechende Durchflußöffnung sowie den vollständig innerhalb des Gehäuses befindlichen hydraulischen Antrieb vermieden. Die Bemessung- des Kolbens in Achsrichtung ist unabhängig von dem jeweiligen Durchmesser der Leitung, so daß beliebig große Verstellkräfte erzielt werden können. Die Endbegrenzungen des Kreisseginentes können aus vorwiegend radial verlaufenden Endwänden bestehen. Man kann auch den Kolben lediglich aus zwei zueinander und zur Drehachse parallel verlaufenden Rohrstücken bauen.. wovon eines mit einer Trennwand verschlossen ist.
  • , Zur Betätigung des Drehschiebers im drucklosen Zustand kann ein m(#chapischer Antrieb in Form eines Schneckentriebes vorgesehen werden, der jedoch bei hydraulischer Betätigung. durch Exzenter in bekannter Weise ausgedrückt werden- muß.
  • Erfindungsgemäß kann die Bodenplatte des Schiebergehäuses in der Art ihrer Gestaltung sowie ihrer Lage für besondere Zwecke ausgebildet werden. So läßt sich z. B. das Kreissegment erfindungsgemäß besonders vorteilhaft als automatisch arbeitendes oder ferngesteuertes Sicherbeitsorgan - unmittelbar zum schnellen Abschluß der Leitung einsetzen, indem das Kreissegment derart angeordnet ist, daß es sich bei geöffneter Stellung in seiner höchsten Lage befindet und durch sein eigenes oder zusätzlich vergrößertes Gewicht schließt, wenn der darunter wirkende Betriebsdruck absinkt oder verschwindet. Dadurch können die bei anderen Abschlußvorrichtungen notwendigen und umständlichen Sicherungsvorkehrungen entfallen.
  • Bei dem Steuervorgang muß eine Kammer drucklos entleert werden. Sollte es nicht möglich sein, das Druckmittel ins Freie kurzzeitig ausströmen zu lassen, besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit, das Druckmittel in einem hermetisch geschlossenen Kreislauf umzupumpen.
  • In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 einen Querschnitt durch ein Schiebergehäuse nach Linie A -A von Abb. 2, Abb. 2 einen Längsschnitt dazu nach Linie B-B von Abb. 1, Abb. 3 einen Querschnitt durch einen anders gestalteten Drehschieber, Abb. 4 einen teilweisen Querschnitt mit einem Antrieb von etwas abweichender Art, Abb. 5 einen Teilschnitt nach Linie C-C von Abb. 4, Abb. 6 einen Querschnitt durch ein Gehäuse mit senkrecht gestellter Bodenplatte, und Abb. 7 eine Umwälzpumpe mit zugehörigem Motor zur Betätigung in geschlossenem Kreislauf.
  • Das Schiebergehäuse nach Abb. 1 und 2 hat halbkreisförmigen Querschnitt und besteht aus zwei Teilen 1 und 2, welche durch die Ringflansche 3 und 4 aneinandergeschraubt und mit je einem exzentrisch zur Halbkreisachse liegenden Rohrstutzen 5 und 6 für die nicht gezeigte Rohrleitung versehen sind. Die Gehäuseteile sind unten durch eine Bodenplatte 7 abgedeckt. In der Längsachse des Gehäusehalbkreises lagert eine Welle 8, die in den Gehäuseteilen 1 und 2 eingebettet und durch Deckel 9 nach außen beiderseits dicht abgeschlossen ist, so daß das Gehäuse in üblicher Weise keinerlei Stopfbüchsen hat.
  • Auf der Welle 8 ist ein als Kreissegment ausgebildeter Kolben 10 mit seiner Nabe 11 abgestützt. Der zylindrische Mantel 12 des Kolbens liegt an der halbkreisförmigen Gehäuseinnenwand an. Der Kolben ist in radialer Ebene durch Endwände 13 begrenzt, durch die der Innenraum in zwei Kammern: 14 und 15 abgeteilt wird, wobei eine an der Bodenplatte 7 sitzende Leiste 16 mit Dichtung 17 mitwirkt. Der einen hohlen Kasten bildende Kolben trägt ein Rohrstück 0, das auf demselben Radius wie die Rohrstutzen 5 und 6 liegt und denselben Durchmesser hat. In der gezeichneten Lage dichtet der Kolben> mit seinen Seitenflächen den Durchlaß . ab. Beim Bewegungsvorgang ist eine absolute Abdichtung des Kolbenumfanges im Gehäuse nicht erforderlich. Der geringe Mehrverbrauch durch Leckverluste des Druckmittels spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Wird in geschlossener Stellung ein absolut dichter Abschluß der Rohrleitung verlangt, so kann derselbe mit einfachen Mitteln (vgl. die Gummidichtung 20 am Rohrumfang) oder durch Anpressen des Kolbens mittels Druckschrauben bei längerem Stillstand erreicht werden.
  • Das Schwenken des Kolbens 10 kann pneumatisch oder hydraulisch erfolgen, indem das Druckmittel durch zwei im stets freien Gehäuseraum vorgesehene Öffnungen 18 und 19 zu- bzw. abgeleitet wird. Um den Schwenkvorgang des Kolbens mit Sicherheit durchführen zu können, muß die Breite des Kolbens zwischen den Rohrstutzen, je nach den Reibungs- und Druckverhältnissen, so ausgebildet sein, daß mit dem vorhandenen Druck in der Öl-, Wasser- oder Preßluftanlage oder in der Druckleitung selbst die Widerstandskraft am Kolben überwunden wird.
  • Beim Einstellen einer Zwischenstellung oder beim Schließvorgang bleibt der Durchfluß durch das Gehäuse verhältnismäßig glatt, weil keine Richtungsänderung der einzelnen Stromfäden aus der Rohrlängsachse heraus eintritt. Das Gehäuse ist als ein in sich ganz hermetisch abgeschlossener Körper gebaut, der ohne irgendwelche Stopfbüchsen abgedichtet ist. Auf diese Weise können keine Undichtheiten auftreten, und das in der Rohrleitung durchströmende Mittel kann nicht entweichen.
  • Das Beispiel nach Abb. 3 zeigt ein halbkreisförmiges Gehäuse 21 mit einer als Fundamentplatte ausgebildeten Bodenplatte 22, Im Oberteil des Gehäuses ist eine an sich übliche Welle 23 mit Handrad 24 und Schnecke 25 gelagert, die in einen Schneckenkranz 26 eingreift, welcher am oberen Rand des Kolbens 27 sitzt. In ihm ist über dem Rohrstück 0 und parallel zu diesem ein zweites Rohrstück G in gleichem Ab- stand zur Welle 8 angeordnet. Das Rohrstück G ist als ein blinder Hohlkörper ausgebildet, indem es innen eine Scheibe G, trägt, die in Abb. 1 gestrichelt eingezeichnet ist. Die Rohrstücke 0 und G sind unter sich und mit der Nabe sowie dem Radkranz durch Stege 28 verbunden, von denen zwei bis an die Gehäuseinnenwand heranreichen und an ihr abdichtend anliegen. Wie aus Abb. 5 hervorgeht, ist auf beiden Seiten des Kolbens eine Dichtung 20 eingesetzt.
  • Das Druckmittel greift in diesem Falle in einer sehr leichten und gewichtssparenden Bauweise unmittelbar an den Mänteln der Rohrstücke 0 und G und an den Stegen 28 an, wenn es zur Schwenkung des Kolbens 27 in das Gehäuse 21 wiederum durch Öffnungen 18, 19 zugeleitet wird. Hierbei werden die Verstellkräfte am Schneckenkranz 26 verringert, weil der Kolben vom Druckmittel mindestens hilfsweise bewegt wird, so daß auch bei großen Rohrleitungsweiten die Handbetätigung ausreicht und auf weitere Betätigungsteile verzichtet werden kann. Ein solcher Drehschieber eignet sich daher für Fernleitungen ganz besonders, wobei die Handverstellung durch eine nur geringe Kraft benötigende Fernbetätigung ersetzt werden kann.
  • Nach dem Beispiel von Abb. 4 und 5 kann die Schnecke 25 in bekannten Exzenterbüchsen 29 gelagert sein, die durch einen Knüppel 30 um die Exzentrizitäte nach oben geschwenkt werden können, damit die Schnecke 25 aus dem Eingriff des Schneckenrades 26 am Kreissegment 27 gelangt. Auf diese einfache Weise kann an Stelle der mechanischen Kolbenschwenkung eine rein hydraulische Betätigung treten, falls dies zur schnellen oder automatischen Regulierung oder zur plötzlichen Abschaltun#g der Rohrleitung verlangt wird.
  • Nach Abb.6 ist das halbkreisförmige Gehäuse31 um etwa 90' gedreht angeordnet und durch die senkrecht stehende Bodenplatte32 abgedeckt. Bei dieser Ausführung dient eine Fußstütze33 am Gehäuse31 und eine Fußstütze 34 an der Bodenplatte 32 zugleich zur Abstützung der ganzen Rohrleitung, die z. B. bei Festpunkten von Druckrohren der Wasserkraftwerke erwünscht ist. Der Kolben 35 ist wie in Abb. 1 und 2 ausgebildet, jedoch liegt hier das Rohrstück 0 auf der anderen Kolbenseite. Der Kolben ist im Gehäuse frei schwenkbar, und durch sein Eigengewicht kann er mit einem eventuell in seinem Innem eingebauten Zusatzgewicht stets nach abwärts bewegbar sein.
  • Im Betriebszustand wird er durch das Druckmittel, das aus der Druckrohrleitung oder von außen zugeleitet 0 wird, in der gezeichneten Stellung - gehalten werden. So kann das Druckmittel z. B. durch eine in Abb. 7 gezeichnete und durch einen Elektromotor 37 angetriebene Umwälzpumpe 38 über die Öffnung 18 in die Kammer 14 gepumpt werden, so daß in der gezeichneten oberen Kolbenlage der Leitungsdurchgang offen ist. Das Umwälzverfahren des den Kolben betätigenden Druckmittels in einem geschlossenen Kreislauf zum und vom Kolben selbst ist ebenfalls ein neues und fortschrittliches Erfindungsmerkmal. Zum Ab- schließen der Leitung wird der Druck in der Kammer 14 gesenkt, so daß sich der Kolben selbsttätig nach unten bewegt. Die Umwälzpumpe 38 wird zweckmäßig stopfbüchsenlos ausgeführt.
  • Wie in Abb. 6 gestrichelt gekennzeichnet ist, kann auf dem nach außen verlängerten Ende der bei den anderen Beispielen sonst ganz eingekapselten Welle 8 ein Gewichtshebel 39 sitzen, dessen Gewicht das Kolben-Eigengewicht im Sinne eines schnelleren Abwärtsschwenkens und Schließens der Leitung unterstützt, wenn in der Kammer 14 der Druck absinkt. Auf diese einfache Weise wird der Kolben selbst zum Schnellschlußschieber, der bei plötzlich eintretenden Rohrbrüchen sofort wirksam wird. Er kann sogar selbsttätig abschließend zur Wirkung kommen und Schäden vermeiden, wenn man die Kammer 14 über die Öffnung 18 mit der ablaufseitigen Rohrleitung verbindet, z. B. durch das gestrichelt gezeichnete Rohr 40.
  • Zum Auffangen des letzten Teiles der Schwenkung des Kolbens kann an ihm eine Steuerplatte 41 angeordnet sein, die kurz vor dessen Endstellung die Öffnun- 18 zusteuert und damit das Entweichen des Druckmittels aus der Kammer 14 nach außen drosselt. Weiterhin kann auch eine (gestrichelt gezeichnete) Gummiplatte 42 als Puffer dienen.
  • Die beschriebenen Einrichtungen ergeben durch die einfache Ausbildung und Anordnung von Verschlußstück und Servomotor innerhalb ein und desselben und in sich ganz abgeschlossenen Schiebergehäuses einen großen technischen Fortschritt. Bisher waren diese Teile getrennt voneinander und Platz beanpruchend angeordnet.
  • Bei Fernleitungen für Wasser, Gas, Dampf oder Öl leistet ein solcher Drehschieber mit selbsttätiger Wirkung des Verschlußstückes als Servomotor,. insbesondere für automatische Arbeit, wertvolle Dienste, da er auf Rohrbrüche sofort reagiert und'durch rasches Ab- schließen der Leitung große Schäden vermeiden kann.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Drehschieber mit einer zur Drehachse, des Verschlußstückes parallelen und exzentrischen Durchlaßöffnung und mit einem die Anschlußstutzen auf dem gleichen Radius wie die Durchlaßöffnung tragenden halbkreisförmigen Gehäuse, in dem das schwenkbare Schieberverschlußstück als Kreissegment auf einer in der Halbkreisachse liegenden Welle gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreisseginent mit der zur Drehachse parallelen Durchlaßöffnung ein an den beiden Seitenwänden und der Umfangswand des Schiebergehäuses (1, 21, 31) dichtend anliegender Kolben (10, 27, 35) von kastenförmigen Querschnitt ist, und zwischen Drehachse und Gehäuseboden eine Abdichtung vorgesehen ist, so daß das Gehäuseinnere in zwei getrennte in sich abgeschlossene Kammern (14, 15) abgeteilt ist, in die zum Schwenken des Kolbens im öffnungs- wie im Schließsinne wahlweise ein Druckmittel einführbar ist, das zugleich auch zur Gewichtsentlastung des Kolbens und zur überwindung der an ihm auftretenden Reibungskräfte dient.
  2. 2. Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kastenförmige Kolben (10) zwei zur Drehachse vorwiegend radial verlaufende Endwände (13) hat, zwischen denen die Durchlaßöffnung durch ein Rohrstück (0) gebildet ist. 3. Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch a21 kennzeichnet, daß der Kolben (27) zwei zueinander und zur Drehachse parallel verlaufende Rohrstücke (0 und G) nebeneinander trägt, von denen das eine mit einer eingesetzten Trennwand (G,) verschlossen ist (Abb. 3). 4. Drehschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung einer Antriebsschnecke und eines Schneckenkranzes am Kolben die Schnecke (25), die in an sich bekannten schwenkbaren Exzenterbüchsen (29) an einem Deckel des Gehäuses (21) gelagert ist, aus dem Eingriff mit dem Schneckenkranz (26) des Kolbens (27) zeitweise ausrückbar ist (Abb. 4 und 5). 5. Drehschieber nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Innere des halbkreisförmigen Gehäuses (1, 21, 31) abschlie.-ßende Gehäusebodenplatte (22 bzw. 32) als Fundamentplatte ausgebildet ist, welche das Gehäuse (21 bzw. 31) samt der angeschlossenen Druckrohrleitung mindestens teilweise trägt (Abb. 3 und 6). 6. Drehschieber nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Gehäusekammer, welche im Sinne der Aufsteuerung wirkt, im Betriebszustand durch eine Leitung (40) unmittelbar an den ablaufseitigen Rohrleitungsteil anschließbar ist, wobei der Kolben (35) einen selbsttätig wirkenden Abschließkolben darstellt. 7. Drehschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (35) seitlich der etwa senkrecht vorgesehenen Gehäusebodenplatte (32) liegt, und der den Rohrdurchgang abschließende Teil (G) im oberen Kreissegment sitzt, so daß dessen Eigengewicht im Sinne des Abschließvorganges einschwenkt, falls der Innendruck in der unteren Kammer (14) sinkt (Abb. 6). 8. Drehschieber nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Antrieb des Kolbens (10, 27, 35) in einem geschlossenen Kreislauf mittels eines hermetisch gekapselten Pumpen-Elektro-Motoraggregates (37, 38) besteht (Abb. 7). In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 442 297; USA.-Patentsähriften Nr. 1646 631, 1002 948.
DEM40090A 1958-12-31 1958-12-31 Drehschieber mit einem als Kreissegment vorgesehenen schwenkbaren Schieberverschlussstueck und einer zu seiner Drehachse parallelen und exzentrischen Durchlassoeffnung Pending DE1128710B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1002948A (en) * 1910-10-31 1911-09-12 Charles W Ward Valve.
FR442297A (fr) * 1912-04-06 1912-08-28 Adoniram Judson Collar Dispositif de valve destiné à régler le débit des liquides dans les tuyaux et autres analogues
US1646631A (en) * 1927-01-06 1927-10-25 Firm Actiengesellschaft Der Ma Rotary valve for pipe lines

Patent Citations (3)

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