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Leitungsabzweigung Die Erfindung bezieht sich auf eine Leitungsabzweigung
mit zwei in einem Winkel symmetrisch zur Zuflußleitung angeordneten Abzweigleitungen
mit einer schwenkbaren, im Bereich der Zuflußströmung angeordneten Absperrklappe,
die in der einen Endstellung die eine Abzweigleitung, in der anderen Endstellung
die andere Abzweigleitung von der Zuflußleitung absperrt, in den Betriebspausen
entweder eine Zwischenstellung oder die eine oder die andere Endstellung einnimmt
und unter der Wirkung eines ebenfalls von der Strömung beaufschlagbaren Steuerungsteiles
durch das strömende Medium selbsttätig umgesteuert wird.
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Bekannt ist bereits eine Leitungsabzweigung, bei welcher die mit keiner
Steuereinrichtung zusammenwirkende Absperrklappe selbsttätig umgesteuert wird. Bei
dieser sind die Zuflußleitung und die Absperrklappe so ausgebildet, daß sie jeweils
eine gebogene Lavaldüse bilden. Die Umsteuerung wird hier durch den Druckunterschied
in den Abzweigleitungen bewirkt. Um jedoch einen Druckunterschied zu erhalten, müssen
hinter den Abzweigleitungen besondere Kammern angeordnet werden. Infolgedessen ist
die praktische Verwendungsmöglichkeit dieser Abzweigung gering.
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Bekannt ist auch eine Leitungsabzweigung, bei welcher die Absperrklappe
von einem von der Strömung beaufschlagten Wasserrad gesteuert wird. Hier ist jedoch
eine selbsttätige Umsteuerung nur von der einen in die andere Abzweigleitung möglich,
nicht jedoch in umgekehrter Richtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Leitungsabzweigung
zu schaffen, bei welcher durch Anwendung einfachster Mittel die Absperrklappe mittels
eines ebenfalls von der Strömung beaufschlagbaren Steuerungsteiles in beiden Richtungen
selbsttätig umgesteuert wird, und welche für einen diskontinuierlichen, mit einem
Druckabfall in der Zuflußleitung verbundenen Betrieb und für einen kontinuierlichen
Betrieb geeignet ist, wobei in letzterem Falle die Umsteuerung jeweils nach einer
einer vorbestimmten Durchflußmenge entsprechenden Zeit erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Abzweigleitung ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerungsteil mit seinem Gewicht bei stillstehendem Fluidum auf die pendelnd
aufgehängte Absperrklappe ein statisches Moment ausübt, das diese in eine Stellung
drängt, in der das Steuerungsteil vom strömenden Fluidum ein Moment erhält, das
größer ist als das statische Moment auf die Klappe und die entgegengesetzte Richtung
aufweist.
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Bekannt ist eine in einer Leitung angeordnete Klappe, die mit einer
von der Strömung beaufschlagten Hilfsklappe zusammenwirkt, die bei zunehmender Strömungsgeschwindigkeit,
hervorgerufen durch einen Leitungsbruch, auf die Klappe ein Moment ausübt und diese
in die Absperrstellung bewegt. Eine automatische Umsteuerung der Flüssigkeit von
der einen zur anderen Abzweigleitung und umgekehrt läßt sich damit nicht bewirken.
Andererseits ist auch schon ein Drehkolben als selbsttätiges Umschaltorgan in einem
Preßluftwerkzeug zur Steuerung des Arbeitskolbens bekannt. Dieser Drehkolben wird
jedoch von der Abluft in Abhängigkeit von der jeweiliegen Stellung des Arbeitskolbens
gesteuert. Die Gestaltung und Anordnung dieses Drehkolbens vermittelt - keine Lehre
zur Lösung der gestellten Aufgabe.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert, die vier Ausführungsbeispiele
in Form von Abzweigstücken schematisch im Schnitt zeigt. Die Abzweigstücke weisen
die Zuflußleitung 10 und die beiden Abzweigleitungen 11, 12 auf, an
welchen Rohr- oder Schlauchleitungen auf geeignete Weise angeschlossen sind. Die
Absperrklappe 20 ist in allen Fällen symmetrisch zu den beiden Abzweigleitungen
um die Drehachse 30 verschwenkbar aufgehängt. Bei dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 1 dient als Steuerungsteil die Hilfsklappe 21, die an das freie Ende
der Absperrklappe 20 bei 22 selbsthemmend angelenkt ist. Die Selbsthemmung kann
auf eine beliebige bekannte Weise, beispielsweise durch Reibung, erzielt werden.
In der voll gezeichneten Stellung der Absperrklappe drückt das bei 10 einströmende
Fluidum die Absperrklappe 20 gegen die Öffnung der Abzweigleitung
12 und die Hilfsklappe 21 gegen die Fläche 14 der Zuflußleitung,
so daß das Fluidum in die Abzweigleitung 11 strömt. Wenn der Druck beispielsweise
durch Abschalten der Pumpe abfällt, bewegt
sich die Absperrklappe
20 mit der angelenkten Hilfsklappe 21 in die gestrichelt dargestellte
Schwerpunktlage. Infolge der Selbsthemmung bleibt die Winkelstellung zwischen den
beiden Klappen erhalten. Wenn nun die Pumpe wieder eingeschaltet wird, werden die
beiden Klappen auf ihren linken Seiten von der Strömung beaufschlagt. Der dabei
ausgeübte Druck überwindet die Selbsthemmung und bewirkt, daß die Hilfsklappe 21
sich an die Fläche 13 anlegt und die Absperrklappe 20 die Öffnung der Abzweigleitung
11 schließt. Das Fluidum strömt somit in die Abzweigleitung 12. Bei
erneutem Druckabfall fallen die Klappen 20, 21 in eine Schwerpunktlage zurück, bei
welcher die Hilfsklappe nach links abgewinkelt ist. Dies bedeutet, daß bei erneutem
Druckanstieg die Strömung in die Abzweigleitung 11 umgesteuert wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 dient als Steuerungsteil
eine der Absperrklappe 20 entgegengerichtete Hilfsklappe 23, die um
die gleiche Achse 30' wie die Absperrklappe in einem gewissen Bereich relativ
zur Absperrklappe 20 frei verschwenkbar ist und in ihren Endstellungen die
Absperrklappe beaufschlagt.'Zu diesem Zweck ist die Absperrklappe 20
mit Anschlägen
24 versehen. In der gezeichneten Stellung legt sich die Hilfsklappe
23 an den rechten Anschlag der Absperrklappe an. Sie übt daher ein statisches
Moment im Uhrzeigersinne auf die Absperrklappe 20 aus. Infolgedessen ist
die Absperrklappe 20 aus ihrer lotrechten Mittellage verdrängt, so daß sie
sich gegen die Abzweigleitung 12 anlegt.
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Die Hilfsklappe 23 ist von einem symmetrisch zu den Abzweigleitungen
angeordneten Gehäuse 40 umgeben, das zwei durch die Hilfsklappe voneinander getrennte
Kammern 41, 42 bildet. Diese stehen durch Öffnungen 15, 16 mit den
Abzweigleitungen 11, 12 in Verbindung. Je nach Stellung der Absperrklappe
20 wird somit durch das strömende Fluidum die eine oder andere Seite der
Hilfsklappe beaufschlagt.
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Wenn in der gezeichneten Stellung, die die eine statische Gleichgewichtslage
darstellt, die Pumpe eingeschaltet wird, strömt das Fluidum in die Abzweigleitung
11. Zugleich strömt aber ein Teil durch die Öffnung 15 in die Kammer
41 und beaufschlagt die Hilfsklappe 23 auf deren rechten Seite. Dadurch
wird die Hilfsklappe 23 im Gegenuhrzeigersinn bewegt, bis sie die gestrichelt gezeichnete
Stellung einnimmt, in welcher sie sich an den linken Anschlag 24 der Absperrklappe
20 anlegt und diese somit beaufschlagt. In dieser Stellung verharrt die Hilfsklappe
23 weiterhin, wenn ihre vom Fluidum beaufschlagte Fläche kleiner ist als
die Fläche der Absperrklappe 20, da das im Uhrzeigersinn auf die Absperrklappe
20 wirkende durch die Strömung erzeugte Moment größer ist als das im Gegenuhrzeigersinn
wirkende Gesamtmoment, das aus dem statischen Moment der beiden Klappen und dem
durch die Strömung erzeugten, auf die Hilfsklappe wirkenden Moment besteht. Erst
bei Druckabfall, wenn die durch die Strömung erzeugten Momente verschwinden, bewirkt
das statische Moment der Hilfsklappe, daß sich die Absperrklappe im Gegenuhrzeigersinn
bewegt und an die Öffnung der Abzweigleitung 11 anlegt. Die Hilfsklappe 23
befindet sich dann über der Öffnung 16. Bei erneutem Einschalten der Pumpe erfolgt
die Strömung in Richtung der Abzweigleitung 12 und die allmähliche Füllung der Kammer
42.
Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 unterscheidet sich von dem nach
F i g. 2 im wesentlichen dadurch, daß die Hilfsklappe 23' eine größere Fläche aufweist
als die Absperrklappe 20. Dies hat zur Folge, daß die Hilfsklappe
23' in der gestrichelten Stellung nicht verharrt, sondern sich im Gegenuhrzeigersinn
weiter dreht und dadurch die Umsteuerung der Absperrklappe 20 bewirkt, da
die Summe der im Gegenuhrzeigersinn wirkenden Momente größer ist als das im Uhrzeigersinn
auf die Absperrklappe 2 wirkende durch die Strömung erzeugte Moment.
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Die Umsteuerung der Absperrklappe erfolgt hier nicht nach einem Druckabfall,
sondern kontinuierlich nach einer gewissen Zeit. Diese Zeit ist im wesentlichen
abhängig von dem Winkel, um den sich die Hilfsklappe relativ zur Absperrklappe verschwenken
läßt und von dem Verhältnis des Querschnittes der Öffnungen 15, 16 zu dem
Volumen der Kammern 41,
42. Die Öffnungen 15, 16 können veränderbar
ausgebildet sein, beispielsweise durch Stellschrauben, deren konischer Schaft die
Öffnungen mehr oder weniger verengt. Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind
die Leitungsübergänge von den Abzweigleitungen zu den Kammern derart ausgebildet,
daß bei Strömung von den Abzweigleitungen in die Kammern eine Drosselwirkung eintritt,
nicht jedoch in umgekehrter Richtung. Dadurch wird erreicht, daß der eigentliche
Umsteuerungsvorgang rasch abläuft. Ein Ausführungsbeispiel dafür ist aus F i g.
3 ersichtlich. Danach sind an den Öffnungen 15, 16 Klappen 17, 18 mit kleinen
Öffnungen derart angeordnet, daß sie sich unter dem Einfluß der Strömung an die
Öffnungen 15, 16 anlegen und diese teilweise verschließen, während sie, von der
Strömung nicht beeinflußt, eine lotrechte Stellung einnehmen und den reibungslosen
Abfluß des Fluidums aus der Kammer ermöglichen. Eine weitere Möglichkeit zur Drosselung
besteht darin, Rückschlagventile anzuordnen, die in der einen Richtung ganz geöffnet
sind, in der anderen Richtung jedoch nicht vollständig abschließen und eine kleine
Öffnung frei lassen.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 stellt eine Variante zu den
Ausführungsbeispielen nach F i g. 2 und 3 dar. Als Steuerungsteil dient hier ein
Drehkolben 25, der ebenfalls um die Achse 30' in einem gewissen Bereich
relativ zur Absperrklappe 20 frei verschwenkbar ist und letztere in seinen
Endstellungen beaufschlagt. Der Drehkolben weist eine von zwei radialen Flächen
27, 28 begrenzte Ausnehmung 26 auf. In diese Ausnehmung ragt eine radial vom Gehäuse
40 nach innen gerichtete Trennwand 43, welche die außen von der Gehäusewand
begrenzte Ausnehmung in die beiden Kammern 41 und 42 aufteilt. Von
den Kammern 41, 42 führen von in der Nähe der Trennwand 43 angeordneten
Öffnungen 45, 46 aus Leitungen 47, 48 zu den Abzweigleitungen
11, 12.
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Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei den vorher beschriebenen
Ausführungsbeispielen. Die gezeichnete Stellung, in welcher die Absperrklappe
20
die Abzweigleitung 12 absperrt, wird durch das statische Moment des Drehkolbens
25 bewirkt, der mit einem Mitnehmer 29 die Absperrklappe 20 an deren rechtem
Anschlag 24 beaufschlagt. Wenn nun die Pumpe eingeschaltet wird, strömt das
Fluidum in die Abzweigleitung 11 und preßt die Absperrklappe 20
durch
den Staudruck an die Öffnung der Abzweigleitung 12 an. Zugleich strömt aber auch
eine gewisse Menge durch die Öffnung 15, die Leitung 47 und die
Öffnung
46 in die Kammer 41 und dreht mit zunehmender Füllung den Drehkolben im Gegenuhrzeigersinn,
bis schließlich der Mitnehmer 29 sich an den linken Anschlag 24 der Absperrklappe
20 anlegt. Je nach Bemessung des Drehkolbens wird er in dieser Stellung verharren,
so daß die Umsteuerung der Absperrklappe erst nach einem Druckabfall erfolgt, oder
sich weiter drehen, -die Absperrklappe dabei in die gestrichelte Stellung bewegen
und dadurch eine kontinuierliche, zeitabhängige Umsteuerung bewirken. Für die Beeinflussung
der Zeit gilt das oben Ausgeführte. Eine einfache Zeitverstellung ist durch eine
mehr oder weniger starke Verengung der Leitungen 47, 48 möglich. Vorzugsweise
wird ein einstellbares Drosselorgan, etwa das oben beschriebene Rückschlagventil,
in die Leitungen 47, 48 eingebaut.