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Einrichtung zur Verhinderung von Druckstößen in Flüssigkeitsleitungen
beim Abschluß des Absperrschiebers Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf
eine Einrichtung zur Verhinderung von Druckstößen in Flüssigkeitsleitungen beim
Abschluß des Absperrschiebers, bei der, in Durchflußrichtung gesehen, hinter dem
Schieberkeil in der Zone des Gehäusesitzringes ein den Durchfluß drosselnder Einsatz
angeordnet ist, dessen Drosselschlitz nur eine annähernd linear abnehmende Ausflußmenge
beim Schließvorgang durchströmen läßt. Eine Druckstoßverhinderung ist erforderlich,
weil bei langen Zuleitungen und nachträglich vorgenommenen Erhöhungen des Zuläufdruckes
durch größeren Stau im Entnahmebecken beim Abschließen der Schieber vor dem Hochbehälter
beim Drosseln vielfach die erwähnten Druckstöße und starke Erschütterungen auftreten.
Die normalen Absperrschieber mit Spindelantrieb, die insbesondere bei kleineren
Versorgungsgebieten zugehörigen Wasserzuleitungen zu Hochbehältern verwendet werden
und hauptsächlich als Keilschieber ausgebildet sind, haben eine Schließkennlinie,
die sich annähernd linear mit dem Hub des Abschlußschiebers ändert. So ist beispielsweise
bei halber Öffnung des Schiebers etwa die Hälfte des Durchflußquerschnittes für
den Durchfluß des Wassers freigegeben. Die Durchflußkennlinie des Schiebers ist
aber nur bei ganz kurzen Rohrlängen, z. B. bei Ausfluß aus Behältern, der Schließkennlinie
des Schiebers annähernd gleich. Bei längeren Rohrleitungen ist die Durchflußmenge
bei gleichbleibendem Druck am Rohreinlauf nicht nur von der Stellung des Absperrschiebers,
sondern auch von der Reibung in der Rohrleitung abhängig. Infolgedessen tritt bis
zu einer Drosselung des Absperrschiebers auf etwa ein Drittel bis ein Viertel nur
eine geringe Änderung der Wassermenge in der Rohrleitung ein, weil sich der bei
geringer Drosselung verhältnismäßig` niedrig liegende Druchflußbeiwert des Schiebers,
verglichen mit dem Reibungsbeiwert der Rohrleitung, erst bei stärkerer Drosselung
des Schiebers erhöht.
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Beim Zusammendrängen der wirksamen Drosselung des Wassers auf den
letzten Teil des Schließweges, der sich bei gleichbleibender Drehzahl am Handrad
sehr rasch ändert, treten nun die oben angeführten Druckstöße und Erschütterungen
ein, die der Rohrleitung gefährlich werden können. Es muß daher angestrebt werden,
den Abschluß des Schiebers so zu gestalten, daß die Wassergeschwindigkeit in der
Leitung möglichst linear mit der Schließzeit abnimmt. Durch Veränderung der Umfangsgeschwindigkeit
des Handrades kann dieser Forderung in etwa entsprochen werden. In der Regel dreht
aber das Bedienungspersonal den Schieber mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit zu
bzw. beginnt erst mit der Verlangsamung der Schließgeschwindigkeit, wenn sich starke
Erschütterungen bemerkbar machen.
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Es sind Schieber zur Regelung des Druckes und der Durchflußmenge bekannt,
bei denen der Ventilsitz als durchgehende Platte mit Löchern verschiedenen Durchmessers
ausgebildet ist. Diese den Durchfluß in nicht besonders günstiger Weise drosselnden
Sitzplatten oder in. anderer Bauart in der Schieberplatte angeordnete Öffnungen
verlangen bei einem Auswechseln oder nachträglichen Einbau das Absperren der ganzen
Leitung, setzen also eine weitere Absperrarmatur voraus. Bei anderen Drosseleinrichtungen
schließt sich an den Absperrkeil eine entsprechend ausgebildete Blende an. Auch
bei ihnen ist ein Auswechseln nicht ohne weiteres möglich. Es bleibt sich dabei
auch gleich, ob die Drosseleinrichtung in nur einer Schieberplatte oder jeweils
in zwei gegenläufig zueinander bewegbaren angeordnet ist. Bei den Drosseleinrichtungen
der letztgenannten Art ist ein etwa eineinhalbfacher Hub des Absperrschiebers gegenüber
dem normalen erforderlich. Das bedingt eine größere Bauhöhe. Andere bekannte Ausführungen
wiederum sind nur für geringe Drücke geeignet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu
schaffen, durch die schädliche Druckstöße in einer Flüssigkeitsleitung bei deren
plötzlichen Abschluß durch einen Absperrschieber verhindert werden und die leicht
und in einfacher Weise nachträglich in einen Absperrschieber normaler Bauart eingesetzt
werden kann. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der nachträglich
einbaubare Drosseleinsatz hutförmig ausgebildet ist und mit Hilfe eines flanschähnlichen
Ringes zwischen dem Flansch am Ablaufstutzen des Schiebers und dem Flansch des anschließenden
Rohrstückes eingeklemmt wird. Es kann zwar damit die
dem voll geöffneten
Schieber entsprechende Durchflußmenge nicht erreicht werden, doch beträgt bei längeren
Leitungen die tatsächliche Durchflußmenge 85 bis 90°'o- des Höchstwertes. Wesentlich
ist aber, daß durch die Erfindung die Schäden hervorrufenden Erschütterungen und
Druckstöße verhütet werden. Bei Verwendung eines Schiebers ohne Drosseleinsatz würde
die Drosselung erst beginnen, wenn der Schieber zu 80 °,lo geschlossen ist.
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Gegenüber dem oben angegebenen Stand der Technik hat der Erfindungsgegenstand
den erheblichen Vorteil, daß er nachträglich in eine bereits bestehende Leitung
mit einem Absperrschieber ohne Änderungen, zusätzlichen Einrichtungen und Schwierigkeiten
eingebaut werden kann. Es braucht lediglich der Absperrschieber geschlossen, die
Leitung hinter ihm an seinem Anschlußflansch geöffnet und der Drosseleinsatz eingefügt
zu werden. Nach Zusammenschrauben und Öffnen des Schiebers ist die Leitung wieder
betriebsfertig.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch einen Absperrschieber nach Linie 1-I der F
i g. 2, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der F i g. 1 und F i g. 3 und 4
grafische Darstellungen der Durchflußkerinlinien.
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In dem Gehäuse 1 des Absperrschiebers ist in bekannter Weise ein Schieberkeil
2 eingesetzt. Hinter dem Schieberkeil 2, in Durchflußrichtung gesehen, befindet
sich im Ablaufstutzen 3 ein hutförmiger Drosseleinsatz 4, der mit einem der
gewünschten Durchflußcharakteristik entsprechenden Schlitz 5 versehen ist. An Stelle
des hutförmigen Einsatzes 4
kann auch eine Scheibe zwischen den Gehäusesitzflächen
des Keiles 2 und des Abflußstutzens 3 genommen werden.
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Damit ein möglichst geringer Spalt zwischen der Ebene der Dichtungsstirnftächen
des Keiles 2 und den Stirnflächen der Dichtungsringe des Schiebergehäuses vorhanden
ist, trägt der übliche Keil eine Platte 6, die nahezu bündig mit dem Dichtungsring
verläuft. Sie kann beispielsweise aus nichtrostendem Stahl bestehen. Der Keil 2
gleitet im ersten Teil des Schließweges auf den Dichtungsflächen, so daß sich kein
nennenswerter Ringspalt ergibt. Nach Zurücklegung eines Teilhubes führt sich der
Keil in den Führungsleisten. Der Abstand zwischen der Ebene der Stirnfläche der
Dichtungsringe am Keil 2 und der entsprechenden Ebene der Ringe am Gehäuse 1 vergrößert
sich dabei. Dieser Vergrößerrung entsprechend muß der Drosselschlitz 5 ausgeschaltet
werden.
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In der F i g. 3 ist für einen normalen Schieber ohne Drosseleinsatz
die Änderung des Hubes in Abhängigkeit von der Spindel dargestellt. Die Durchflußkennlinie
verläuft dabei nach der Kurve Q (Wassermenge in "/o). Wie deutlich sichtbar, wird
bei etwa gleichbleibendem freienDurchflußquerschnitt(LinieF) die Wassermenge plötzlich
stark gedrosselt. wodurch die oben angeführten Erschütterungen und Druckstöße hervorgerufen
werden. Die Linie 11 bedeutet in dem Schema den Hub des Schiebers.
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Wie aus der F i g. 4 erkennbar, ändert sich bei Verwendung des erfindungsgemäßen
Drosseleinsatzes der Durchfluß gegenüber normalen Schiebern erheblich. Die Wassermenge
Q verläuft nahezu linear entsprechend der Linie 11 des Schieberhubes. Diese Wirkung
wird erreicht, weil der Durchflußquerschnitt entsprechend der Linie F durch den
Einsatz gedrosselt wird.