DE1194216B

DE1194216B - Unventilated closure for blocking and regulation

Info

Publication number: DE1194216B
Application number: DEW27086A
Authority: DE
Inventors: Adolf Pratscher
Original assignee: Waagner Biro AG
Current assignee: Waagner Biro AG
Priority date: 1959-02-27
Filing date: 1960-01-19
Publication date: 1965-06-03

Description

Unbelüfteter Verschluß zur Absperrung und Regulierung Die Erfindung bezieht sich auf einen unbelüfteten Verschluß zur Absperrung und Regulierung, vorzugsweise von geschlossenen Druckstollen in Wasserbauanlagen, mit einem in den Strömungskanal bewegbaren, als Stauwand ausgebildeten Verschlußstück, das zur Anpassung an den jeweiligen Strömungsverlauf dem Stollenboden gegenüber entsprechend geformt ist.Unventilated closure for shut-off and regulation. The invention refers to a non-ventilated closure for shut-off and regulation, preferably of closed pressure tunnels in hydraulic engineering systems, with one in the flow channel movable, designed as a retaining wall closure piece, which is used to adapt to the respective flow course is correspondingly shaped opposite the tunnel floor.

Es sind Absperr- und Regulierverschlüsse in nicht belüfteten, geschlossenen Rohrleitungen, wie Ringschieber, Drehschaufelverschlüsse, Schirmventile, Schlauchschieber, Bandstrahlenschieber, schräg in der Strömungsrichtung liegende Zungenschieber u. a. bekannt, denen gemeinsam ist, daß die freien zusätzlichen Sog- oder Staukräfte, die von der hydraulischen Strömung herrühren, durch das Windwerk aufgenommen werden. In den kritischen Zwischenstellungen wirken sich die großen Sogkräfte nachteilig aus, die überschwere Windwerke erfordern.There are shut-off and regulating closures in non-ventilated, closed Pipelines, such as ring slide valves, rotary vane closures, umbrella valves, hose slide valves, Ribbon jet slide, tongue slide slanted in the direction of flow u. a. known, which have in common that the free additional suction or damming forces, which result from the hydraulic flow, are absorbed by the winch. In the critical intermediate positions, the large suction forces have a disadvantageous effect that require extra heavy windmills.

Zur Erfüllung der gestellten Forderungen müssen derartige Verschlüsse im allgemeinen folgenden Bedingungen gerecht werden: das Wasser darf sich, um Hohlsogbildung zu vermeiden, an keiner Stelle der Leitung von der Wand ablösen, so daß also eine Wandeigenkompression statt Belüftung auftritt. Die Verschlüsse müssen ferner rückdruckunabhängig sein, und an Stelle der Fremdluft muß die im Wasser eingeschlossene Luft ausreichen (Selbstbelüftung); vorübergehende kleine Hohlsogstellen sind mit dem Betriebswasser selbst aufzudrücken. Weiterhin ist eine völlig schwingungs- und kavitationsfreie Strömung in allen Zwischenstellungen des Verschlusses bis zur vollen Eröffnung sicherzustellen, wobei der Verschluß gegen den Freistrahlwinkel, der vom Spiegelgefälle abhängt, unempfindlich sein soll.Such closures must be used to meet the requirements In general, the following conditions are met: the water is allowed to form cavitation to avoid detaching the line from the wall at any point, so that a Self-compression of the walls instead of ventilation occurs. The closures must also be independent of back pressure The air enclosed in the water must be sufficient instead of the external air (Self-ventilation); temporary small cavitation points are with the process water to push on yourself. Furthermore, it is completely free of vibrations and cavitation To ensure flow in all intermediate positions of the closure until it is fully open, whereby the closure against the free jet angle, which depends on the mirror slope, should be insensitive.

Diese Forderungen werden nach der Erfindung dadurch erfüllt, daß die Kontur der unterstromseitigen Wand des Verschlußstückes in ihrer gesamten oder nahezu gesamten Länge im Anschluß an die der Stollenwand zugekehrten Dichtstelle dem Verlauf der mittleren Ausflußstrahlbegrenzung, vorzugsweise in den kritischen Verschlußlagen, genau oder nahezu genau angepaßt ist, so daß der durch die unterstromige Wand des Verschlußstückes und durch- die Stollenwände begrenzte Ströungskanal in einem Längsschnitt eine trichterförmige, in Strömungsrichtung sich erweiternde Gestalt hat.These requirements are met according to the invention in that the Contour of the downstream wall of the closure piece in its entirety or almost entire length following the sealing point facing the tunnel wall the average outflow beam limitation, preferably in the critical sealing positions, is matched exactly or almost exactly, so that the through the downstream wall of the Closure piece and flow channel delimited by the tunnel walls in a longitudinal section has a funnel-shaped shape that widens in the direction of flow.

Zweckmäßig ist die dem Stollenboden bzw. der Stollenwand zugekehrte Kante des Verschlußstückes abgerundet ausgebildet. Bevorzugterweise hat ferner die Dichtschwelle gegenüber dem Verschlußstück einen Höcker, um den Abflußstrahl gegen die untdrstromige Wand des Verschlußstückes zu drücken und um den Spalt in Wasserlaufrichtung schmal zu halten. Auf diese Weise wird in allen Betriebslagen ein stabiles Strömungsbild ohne oder mit kurzem Kleindruckbereich und ohne hindernde Einbauten in der Strömung und ohne Fremdluftbedarf erzielt, wobei, wie Modellversuche zeigen, die Strömung völlig glasklar und ohne klopfende Wirbelherde bleibt und nur in den kritischen Zwischenstellungen auf der unterstromigen Verschlußseite leichte, unbedeutende, vagabundierende, kurzlebige Sprungwirbel im Rohrstrangbereich zeigt, die sofort ohne Expansion erlöschen. Be- und Entlüftungen im Rohrstrang sind bei der erfindungsgemäßen Bauweise nicht nötig.The one facing the tunnel floor or the tunnel wall is expedient The edge of the closure piece is rounded. Preferably also has the Sealing threshold opposite the closure piece a hump to counteract the discharge jet to press the downstream wall of the closure piece and around the gap in the direction of the water flow keep it narrow. In this way, a stable flow pattern is achieved in all operating positions without or with a short small print area and without obstructing installations in the flow and achieved without the need for external air, whereby, as model experiments show, the flow remains completely crystal clear and without knocking vortices and only in the critical ones Intermediate positions on the downstream locking side light, insignificant, stray, short-lived vertebrae in the pipe string area, which immediately go out without expansion. Ventilation and vents in the pipe string are in accordance with the invention Construction not necessary.

Durch die geschilderten Maßnahmen werden bei unbelüfteten Verschlüssen der eingangs genannten Art, die bis zu den größten praktisch vorkommenden Gefällen zum Einbau in geschlossenen Leitungen oder Rohrsträngen mit und ohne Rückstau und mit beliebiger Einbaulage geeignet sind und völlig schwingungs- und kavitationsfrei arbeiten, die auf den Verschluß wirkenden Sogkräfte verhindert oder klein gehalten, so daß die Windwerke wirtschaftliche Größen besitzen.Due to the measures outlined, in the case of non-ventilated closures of the type mentioned above, up to the greatest practically occurring gradients for installation in closed lines or pipelines with and without backflow and are suitable for any installation position and are completely free of vibrations and cavitation work that prevents the suction forces acting on the lock or keeps them small, so that the windmills have economic sizes.

Als Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Verschlüsse zur Vermeidung turbulenter Strömungen sind z. B. zu nennen: Druckreglerausläufe in Kavernenkraftwerken bei Wasserturbinen mit langen Abwasserleitungen, Grund- und Freilaufablässe im Bergmassiv mit und ohne Rückstau bei langem Abwassertransport, Schwimmdock- und Schleusenfülleinrichtungen für stille Kammerfüllung bei kleinen Trossenkräften, Regulier-, Schnellverschluß- und Freilaufverschlüsse bei hydraulischen Anlagen, die schwingungsfrei bei verankerten Ableitungsrohren arbeiten müssen, Regulierverschlüsse im Atomreaktorbau, die aus Strahlenschutzgründen von der atmosphärischen Luft völlig abgeschlossen arbeiten müssen, z. B. bei Moderator-, Kühl- und Arbeitskreisen mit großer Fließgeschwindigkeit, Armaturenbau für wässerige Lösungen der Giftgaschemie usw.As areas of application of the closures according to the invention for avoidance turbulent flows are z. B. to mention: pressure regulator outlets in cavern power plants in the case of water turbines with long sewer pipes, ground and freewheel drains in the mountain range with and without backwater for long wastewater transport, floating dock and lock filling systems for silent chamber filling with small cable forces, regulating, Quick-release and free-wheel locks in hydraulic systems that are vibration-free have to work with anchored discharge pipes, regulating closures in nuclear reactor construction, which for radiation protection reasons completely closed off from the atmospheric air have to work, e.g. B. in moderator, cooling and working groups with high flow rates, Valve construction for aqueous solutions of toxic gas chemistry, etc.

Im Rahmen der Erfindung sind viele Anordnungen möglich, wobei für Sonderfälle Modellversuche zweckmäßig sind, um die Teilstellen der eventuellen Energievernichtung oder Energiegewinnung festzulegen. Dabei kann der Verlauf der Energielinie ermittelt werden. Jede Belüftung ist für die erfindungsgemäße Bauweise schädlich. Der Luftbedarf bei bekannten, belüfteten Verschlüssen beträgt 20 bis 30% der Freilauf- bzw. Regulierwassermenge.Many arrangements are possible within the scope of the invention, for Special cases model experiments are appropriate to the partial places of the possible energy destruction or energy generation. The course of the energy line can be determined will. Any ventilation is detrimental to the construction according to the invention. The air requirement with known, ventilated closures is 20 to 30% of the free-running or regulating water volume.

In den F i g. 1 bis 6 der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung in Längsschnitten veranschaulicht, wobei die Fließrichtung durch einen Pfeil angegeben ist.In the F i g. 1 to 6 of the drawings are some exemplary embodiments of the invention illustrated in longitudinal sections, the direction of flow through a Arrow is indicated.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines sattgeführten Düsenschiebers mit dem Merkmal der völligen Strahlhaftung in allen Betriebsstellungen im Längsschnitt. In die zu regulierende Leitung 1 ragt das bewegliche Verschlußstück Z, dessen Unterkante 3 gut abgerundet und dessen unterstromige Wand 4 nach der mittleren Ausflußstrahlbegrenzung geformt ist. Das Verschlußstück ist in einem Schacht 5 verschieblich gelagert und wird durch einen beliebigen Antrieb, z. B. einen hydraulischen Servomotor, gesteuert.F i g. 1 shows an embodiment of a neatly guided nozzle slide with the feature of complete beam adhesion in all operating positions in longitudinal section. In the line 1 to be regulated protrudes the movable closure piece Z, its lower edge 3 well rounded and its downstream wall 4 after the middle outflow beam limitation is shaped. The closure piece is slidably mounted in a shaft 5 and is driven by any drive, e.g. B. a hydraulic servo motor controlled.

An den Stellen der Hohlsogneigung baut zumindest eine nächst dem Ende der unterstromigen Wand des Verschlußkörpers in der oberen Leitungswand vorgesehene Stauschale 6 den erforderlichen Spaltdruck mit dem Betriebswasser wieder auf; die Form solcher Stauschalen läßt sich versuchsmäßig ermitteln.At the points of the Hohlsogneigung at least one builds next to the end the downstream wall of the closure body provided in the upper duct wall Reservoir 6 the required gap pressure with the process water again; the The shape of such stowage trays can be determined experimentally.

Der Düsenschieber liegt schräg gegen die Strömungsrichtung des Wassers in der Leitung; es gelingt dadurch, dem Strahl beim Durchfluß den Wanddruck aufzuzwingen, indem man sich den beobachteten Strömungsverhältnissen bei der Form- und Lagegebung fügt.The nozzle slide is inclined against the direction of flow of the water on the line; it succeeds in forcing the wall pressure on the jet as it flows through it, by looking at the observed flow conditions when specifying the shape and position adds.

Oberwasserseitig steht der Verschluß unter dem gesicherten Anströmdruck mit bekanntem Staupunkt, und unterwasserseitig wird die Form der Verschlußwand an das Ausflußbenehmen des besenförmigen Strahles, der auch unter Rückdruck stehen kann, angepaßt.On the upstream side, the closure is under the secured flow pressure with a known stagnation point, and on the underwater side, the shape of the closure wall changes the outflow behavior of the broom-shaped jet, which is also under back pressure can, adapted.

Die Stauschale löst die Randströmung ab und komprimiert das Betriebswasser selbst durch örtliche Staudruckerzeugung an den gefährdeten Stellen, so daß keine Fremdbelüftung erforderlich wird. Die im Wasser enthaltene Luftmenge expandiert kurz nach dem Verlassen des Ausflußspaltes und wird sofort wieder durch die vorbereitete Randkompression auf den Umgebungsdruck verdichtet, und zwar ohne Fremdluft oder Zusatzfremdwasser.The storage bowl replaces the peripheral flow and compresses the process water even by local dynamic pressure generation at the endangered places, so that no Forced ventilation is required. The amount of air in the water expands shortly after leaving the outflow gap and is immediately back through the prepared Edge compression compressed to the ambient pressure, without external air or Additional extraneous water.

Wenn die untere Strahlwand bei gerader Sohlenwand der Leitung flattern sollte, ist es zweckmäßig, in dieser Sohlenwandung eine versuchsweise festzulegende höckerartigeErhebung 7 vorzusehen. Dabei ist es weiterhin vorteilhaft, daß nach der gegebenenfalls anzuordnenden Stauschale 6 der Leitungsquerschnitt 16 überhöht und schmal mit allmählichem übergang ausgebildet wird, so daß man eine günstige Rückdruckbildung durch Variation des Querschnittes 16 erhält.If the lower beam wall should flutter when the sole wall of the line is straight, it is expedient to provide a hump-like elevation 7 to be established in this sole wall as an experiment. It is also advantageous that after the storage tray 6, which may be arranged, the line cross-section 16 is raised and narrow with a gradual transition, so that a favorable back pressure formation is obtained by varying the cross-section 16.

Im beweglichen Verschlußstück sind Druckausgleichsschlitze oder -kanäle $ und 9 vorgesehen, wobei der Eintrittsquerschnitt in dem Kanal 9 mit einem Ventil 10 zwangläufig oder automatisch regulierbar ist, wenn die Kanäle unterstromig der Schwelle münden.Pressure compensation slots or channels $ and 9 are provided in the movable closure piece, the inlet cross-section in channel 9 being automatically or automatically adjustable with a valve 10 when the channels open downstream of the threshold.

Die Ausbildung nach F i g. 2 ist der zu F i g. 1 ähnlich, nur ist hier das Verschlußstück als schwenkbar gelagerter Sektor ausgebildet, der in Offenstellung in einer Ausnehmung 5 der Leitung 1 Platz findet.The training according to FIG. 2 is that of FIG. 1 is similar, only Here the locking piece is designed as a pivotably mounted sector which is in the open position finds place in a recess 5 of the line 1.

Die F i g. 3 und 4 zeigen in Längsschnitten die Anordnung von Verschlußstücken nach F i g. 1 in Krümmungen der Leitung 1, wobei in F i g. 3 der Düsenschieber von außen der konvexen und in F i g. 4 von innen der konkaven Seite in den gekrümmten Leitungsabschnitten eingeführt wird.The F i g. 3 and 4 show in longitudinal sections the arrangement of the locking pieces according to FIG. 1 in curvatures of the line 1, wherein in F i g. 3 the nozzle slide from the outside of the convex and in FIG. 4 is inserted from the inside of the concave side into the curved line sections.

Im Längsschnitt der F i g. 5 ist das Verschlußstück 2 als Drehklappe ausgebildet, die in einer Ausnehmung 5 der oberen Leitungswand drehbar gelagert ist.In the longitudinal section of FIG. 5, the closure piece 2 is designed as a rotary flap which is rotatably mounted in a recess 5 in the upper pipe wall.

F i g. 6 veranschaulicht, ebenfalls im Längsschnitt, ein als Schwenkschieber geformtes Verschlußstück 2, das mittels Rollen 11, 12 auf einer oberen Laufbahn 13 und einer unteren Laufbahn 14 geführt wird. Seine Betätigung erfolgt mit Hilfe eines an die Welle der Rolle 12 angeschlossenen, gelenkigen oder starren Huborgans 15, z. B. eines Seilzuges oder einer Zahn-Stange.F i g. 6 illustrates, also in longitudinal section, a locking piece 2 which is shaped as a swivel slide and which is guided on an upper track 13 and a lower track 14 by means of rollers 11, 12. Its actuation takes place with the aid of an articulated or rigid lifting element 15 connected to the shaft of the roller 12, e.g. B. a cable pull or a rack and pinion.

Claims

Claims: 1. Non-ventilated closure for blocking and regulating, preferably of closed pressure tunnels in hydraulic engineering systems, with a movable in the flow channel, designed as a retaining wall, which is correspondingly shaped to adapt to the respective flow path on the tunnel floor opposite, characterized in that the The contour of the downstream wall (4) of the closure piece (2) in its entire or almost its entire length following the sealing point (3) facing the tunnel wall is precisely or almost precisely adapted to the course of the mean outflow jet limitation, preferably in the critical closure positions, so that the flow channel delimited by the downstream wall of the closure piece and by the tunnel walls has, in a longitudinal section, a funnel-shaped shape that widens in the direction of flow.

2. Closure according to claim 1, characterized in that the facing the tunnel floor or the tunnel wall Edge of the closure piece (2) is rounded.

3. Closure according to claim 1, characterized in that the sealing threshold opposite the closure piece (2) has a hump (7).

4. Closure according to claim 1 or 2, characterized in that that at the end of the downstream wall (4) in the tunnel wall at least one storage bowl (6) is provided, which replaces the ribbon flow.

5. Closure according to one of the preceding claims, characterized in that the to the closure piece (2) subsequent line gradually without a step into a narrow, but high cross-section (16) passes over, the area of which is equal to or less than the clear Flow opening in the closure cross-section for favorable back pressure formation is.

6th Closure according to one of the preceding claims, characterized in that im Closure piece (2) pressure compensation slots or channels (8, 9) are provided.

7. Closure according to one of the preceding claims, characterized in that the locking piece (2) designed as a flat contactor at each of its ends by means of Rollers (11,12) is guided on straight and / or curved tracks (13,14). Considered publications: German Patent Nos. 347 778, 533 544; 591334, 607 229, 1070107; British Patent No. 616,735; U.S. Patents No. 1059 037, 1554 260.