DE1809588A1 - Absperrschieber ohne Kavitationswirkung - Google Patents

Description

• "Absperrschieber ohne Kavitationswirkung" Die Erfindung befaßt sich nit einer Absperrschieber, dessen neuartiges Merkmal darin besteht, daß er Kavitation verhindert, die sowohl den Schieber selbst als auch das Schiebergehäuse durch Erosionswirkung beschädigt. Dieser unerwünschte Verschleiß an den Schieberteilen erfolgt dann, wenn die Scheibe des Schiebers durch Drehung in eine Lage eingestellt wird, die in der Mitte zwischen der völlig ungehinderteii Durchfluß und dem vollständig gesperrten Durchfluß liegt. Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, eine Schieberscheibe mit einer allmählich abgeschrägten Öffnung zu verwenden, die zwischen den entgegengesetzten Teilen eines zweiteiligen Gehäuses ihre Betriebsbewegung ausführen kann.
• In diesem zweiteiligen Gehäuse befindet sich ein Strömungskanal für Flüssigkeit, der durch eine einstellbare Öffnung gesteuert wird. eben der sich allmählich abschrägenden Öffnung in der Schieberscheibe befinden sich mehrere Hilfsöffnungen, die vorzugsweise in einem Muster angeordnet sind und die eine Hilfsströmung erzeugen, welche die Bildung von durch Vakuum hervorgerufenen turbulenten Strömen auf der Abstromseite der Scheibe behindert, um dadurch die Kavitationswirkungen auf ein Mindestmaß zu beschränken.
• Bei einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist die abgeschrägte Öffnung durch eine Gruppe verschieden großer Öffnungen ersetzt, die konzentrisch rund um die Drehachse der Scheibe angeordnet sind, wobei dann sich derartige Kavitation unterbindende Öffnungen rund um diese konzentrischen Öffnungen anordnen lassen, die kleiner sind als der Strömungskanal des Schiebergehäuses.
• Die Bildung eines partiellen Vakuums in einer Flüssigkeit als Folge des Durchganges eines sich rasch bewegenden, festen Körpers durch die Flüssigkeit ist eine Definition für die Kavitation. Eine weitere besteht darin, daß feste Oberflächen als Folge des Zusammenbruches derartiger Vakuuidrücke angefressen und verschlissen werden. Diese Definitionen gründen sich deshalb auf die rasche Relativbewegung einer Flüssigkeit und eines festen Körpers. Sie lassen sich soiit auf die Wirkungen anwenden, die auf der Abstromseite eines Absperrschiebers hervorgerufen werden, wenn dessen Scheibe so eingestellt wird, daß ihre Öffnung die Strömung auf einen geringeren Querschnitt einschnürt als der Strömungskanal durch deB Absperrschieber groß ist. Sonst wird in eine1 Absperrorgan, das nicht ilt den erfindungsgemäß vergesehenen Verbesserungen versehen ist, aufgrund der schnellen Wasserbewegung in der Strömungskanal des Absperrorgans, die zur Bildung von partiellen Vakuumdrücken auf der Abstromseite der geöffneten Scheibe führt, Kavitation verursacht, d.h. der gleiche Angriff der Scheibenoberflächen und der Wände des Ströiungskanals als Folge des Zusammenfallens dieser Vakuuizonen.
• Diese Schwierigkeiten werden nun erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß ein kleiner Teil der strömenden Flüssigkeit durch in der Scheibe beiindliche Öffnungen auf die Abstroseite der Scheibe und in diese partiellen Vakuuibereiche hineingeführt wird. Die Dosiereigenschaften des Abaperrschiebere lassen sich leicht dadurch wieder herstellen, indem angenommen wird, daß die eingestellte Strömung aus der sich durch die Öffnung bewegenden tlue der Hilfsströmung besteht.
• Die Erfindung hat sich also zum Ziel gesetzt, für ein Abeperrorgan eine strömmungssteuernde Scheibe der obengenannten Art zu schaffen und dabei Mittel vorzusehen, die sich für den Betrieb des Absperrschiebers gut eignen, bequem zu verwenden sind, leicht in eine Arbeitslage eingebaut werden können und sich auf einfache Weise wieder ausbauen lassen, außerdem wirtschaftlich hergestellt werden können, verhältnismäßig einfach aufgebaut sind und ganz allgeiein überlegene Eigenschaften besitzen und sich gut warten lassen.
• Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen: Figur i eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Absperrschiebers ii Seitenriß, wobei der Schieber vollständig geöffnet ist, Figur 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht in einer Ebene senkrecht zu der in Figur 1 gezeigten Ansicht, Figur 3 eine vergrösserte Teilschnittansicht des mittleren Teiles des in Figur i gezeigten Schiebers, wobei die Strmungssteuerscheibe in eine Strömungsbegrenzungslage gebracht ist und Figur 4 eine verkleinerte Ansicht einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes.
• Der in d Figur 1, 2 und 3 dargestellte Schieber weist ganz allgemein einen Körper 10 auf, der mit einem Strömungskanal ii versehen ist und in dem sich eine Schieberscheibe 12 befindet, die auf einer Achse 13 gelagert ist, auf der sie drehbar ist. Außerdem sind Mittel 14 zum Drehen der Scheibe und Mittel 15 zur Verhinderung von Kavitationswirkungen auf der Abstromseite der Schieberscheibe vorgesehen, wenn die Scheibe in eine Lage eingestellt ist, die sich in der litt.
• zwischen der vollständig geöffneten, wie sie in den Figuren i und 2 dargestellt ist, und der vollständig geschlossenen beiindet, d.h., also wenn die Scheibe so eingestellt wird, daß ihr Toll 16 iit der Strömungskanal ii fluchtet.
• Der dargestellte Körper 10 besteht aus gleichen Teilen oder Hälften 20 und 21, die durch Schrauben 22 längs einer Mittelverbindung 23 verbunden sind, wobei ein Innenspalt 24 vorgesehen ist, der zur Aufnahme der Scheibe 12 dient. Die Körperhälften 20 und 21 sind mit einander fluchtenden Durchgängen 25 und 26 versehen, die zusammen den Strömungskanal ii bilden. Auf den Körperhälften rund ui die Durchgänge 25 und 26 laufende Flansche 27 sind in der üblichen Weise nit dazu passenden Flanschen auf einer Rohrleitung oder einen Strömungsrohr verbindbar, an das der Körper 10 angeschlossen wird.
• Der oben beschriebene Körper 10 ist ganz allgemein kreisförmig aufgebaut, wobei sich die Achse 13 in seinem Mittelpunkt befindet, und der Strömungskanal ii zwischen der Achse und den Unfang des Körpers versetzt angeordnet ist. Die Mittel 14 zum Drehen der Scheibe befinden sich vorzugsweise, wie dargestellt, am Scheibenumfang.
• Die Scheibe 12 ist kreisrund und an einer Achse 28 auf der Achse 13 befestigt, die mit Lagern 29 in den Körperhälften auf gegenüberliegenden Seiten des in Körper verhandenen Spaltes 24 versehen ist. Eine Verlängerung auf der Achse 28 ist nit einen Zeiger 30 ausgerüstet, nit dessen Hilfe die eingestellte Lage der Scheibe auf der Achse 13 gemessen werden kann.
• Der Durchgang weist bei dieser Ausführungsform eine in der Scheibe 12 vorhandene Durchgangsöffnung 31 auf, die ein kreisrundes Teilstück 32 derselben Größe besitzt wie die Durchgänge 25 und 26 des Strömungskanals ii, das iit diesen Durchgängen iluchtet, sowie ein sich allmählich abschrägendes Teilstück 33, das einen gekrümmten Piad un die Achse 13 folgt. Der besagte Scheibenteil 16 befindet sich zwischen den Durchgangsöffnungsteil 32 und den kleineren Ende 34 des abgeschrägten Durchgangsöffnungsteiles 33.
• Die größte Öffnung 32 der Durchgangsöffnung 31 ist etwa ebenso groß wie der Strömungskanal 11 und verbindet die Durchgänge 25 und 26 des Strömungskanals. Man erkennt, daß dann die volle Durchströnung des Strömungskanals ii stattfindet, wenn die größte Öffnung 32 mit den Strömungskanal in der gezeigten Weise fluchtet, und daß die Strömung in den Kanal durch Drehen der Scheibe 12 im Gegenuhrzeigersinn, wie aus Figur 2 erseheu werden kann, allmählich verringert wird, Je schmaler oder kleiner die Teile der Durchgangsöffnung werden, die mit dem Strömungskanal lt in fluchtende Überdeckung kommen.
• In Jeder beliebigen Zwischenstellung, wie sie beispielsweise in Figur 3 gezeigt ist, erstreckt sich ein rund ui den abgeschrägten Teil 33 der Durchgangs Öffnung 31 befindlicher Teil 35 der Scheibe 12 in den Strömungskanal 11 hinein und damit quer in den Weg der Flüssigkeitsströmung durch diesen Strömungskanal. Dieser Teil 35 wird durch den Linienzug 36 begrenzt und Ist in der Breite gleich dem Durchiesser des Durchgangsteiles 32. Daraus wird ersichtlich, daß die Große dieses die Strömung verringernden Teiles im ungekehrten Verhältnis zu den abgeschrägten Durchgangsteil 33 wächst.
• Wenn die Durchströmung in Richtung des Pf@lles 37 stattfindet, sind die Flächen 38 auf der Anstromseite des Strömungskanals 11, wie im obigen erläutert wurde, der Kavitation ausgesetzt, d.h. der Bildung von partiellen Vakuumbereichen, wenn der verengte Durchgangsteil 33 durchströnt wird.
• Die Einrichtung 15 besteht aus mehreren kleinen, vorzugsweise nach außen erweiterten Öffnungen 39, die über die ganze Fläche des Teiles 35 der Scheibe verteilt sind. Inden eine Hilfsströmung von der Anstromseite zur Abstromseite der Scheibe durch die Öffnungen hindurchgeschickt wird, die in die Bereiche 38 eindringt, werden Kavitationseffekte entweder verringert oder vollständig unterbunden, dadurch daß in den Bereichen 38 Wirbel und andere turbulente Strömungen verringert oder ausgeschaltet werden. Durch eine derartige Glättung der Strönung wird die eingangs gestellte Aufgabe gelöst.
• Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Scheibe auch die in Figur 4 gezeigte Forn 12a gegeben werden, bei der die Durchgänge aus einer Gruppe von drei Durchgangsöffnungen 32a, 33a, und 33b bestehen, die konzentrisch um die Achse 28 angeordnet sind. Die Durchgangsöffnung 32a hat die gleiche Größe wie der Ströiungskanal 11. Deshalb hat sie auch die gleiche Funktion wie der Teil 32 der Durchgangsöffnung 31. Die Durchgangsöffnungen 3 und 33b sind aufeinanderfolgend kleiner als die Durchgangsöffnung 32a und jede ist in den Bereichen 35 von mehreren Öffnungen 39 umgeben,die den Öffnungen 39 in der Scheibe 12 entsprechen.
• Diese Öffnungen 39 erzeugen den besagten Hilfsstrom durch die Scheibe, wenn sich Jede der kleineren Durchgangsöffnungen 33a oder 33b mit dem Strömungskanal 11 in Überdeckung befindet.
• Die Anzahl derartiger Durchgangs öffnungen verringerter Größe lässt sich je nach Wunsch variieren.
• Es versteht sich, daß nur ein kleiner Teil des Gesamtstromes die Öffnungen 39 durchströmt; sein Prozentsatz schwankt und richtet sich nach dem Verhältnis der effektiven Fläche des Durchgangs teiles 33 zu der Fläche der Öffnungen. Beispielsweise lässt sich für die Haupt- und Hilfsstromanteile ein Verhältnis von i s 50 wählen.

Claims (9)

1. Patentanmeldung: "Absperrschieber ohne Kavitationswirkung.

   PATENTANS PRÜCHE 1. Absperrschieber ohne Kavitationswirkung, mit einem eine Mittelachse aufweisenden und mit einem gegen diese Mittelachse versetzt angeordneten Ströiungskanal versehenen Körper, einen kreisrunden, inneren Spalt, der sich zu dem Strömungskanal hin öffnet und diesen schneidet, gekennzeichnet durch eine kreisrunde Scheibe (12), die in dem Spalt (24) sitzt und auf einer Achse (28) in der Körpermittelachse (13) drehbar gelagert ist und eine gegen die Achse (28) der Scheibe ähnlich wie der Strömungskanal (11) in bezug auf die Körpermitte versetzte Durchgangsöffnung (31) aufweist, von der ein erster Teil (32) genauso groß ist wie der Strönungs kanal und, wenn er sich mit dem Strönungskanal in Überdeckung befindet, eine volle Durchströmung des Strömungskanals zulässt, und von der ein zweiter Teil (33), der mit dei ersten Teil verbunden ist, kleiner ist als der erste Teil und, wenn er sich mit dem Strömungskanal (11) in Überdeckung befindet, die Durchströmung zu der Abstroiseite (38) des Strömungskanals einengt, und durch mehrere Öffnungen (39) in den Teilen der Scheibe (12) rund um und neben dem genannten kleineren Durchgangsteil, wodurch eine Kavitation verringernde Durchströmung als Hilfsstrom zu dem den kleineren Durchgangsteil passierenden Strom entsteht, sobald die Scheibe (12) durch Drehen so eingestellt ist, daß letzterer Durchgangsteil sich mit dem Strönungskanal (li) in tberdeckung befindet.
2. 2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (3£) erheblich kleiner sind als der kleinere Durchgangsteil, um dden herum sie angeordnet sind.
3. 3. Schieber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (39) sich von der Anstrom- zu der Abstromseite der Scheibe (12) erweitern.
4. 4. Schieber nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daS die Durchgangsöffnung (31) einen sich von seinen einen Ende (32) allmählich abschrägenden Durchgangsteil (33) aufweist, der die gleiche Größe wie der in dem Körper vorhandene Strömungskanal (ii) besitzt und daß die Öffnungen (39) in einem Muster angeordnet sind, das eine gleichmässige äussere Größe (36) aufweist, die annähernd gleich der Größe des Strömungskanals ist.
5. 5. Schieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Scheibe (12) mit Öffnungen (39) versehen ist, deren Anzahl in Richtung auf das kleinere Ende der Durchgangsöffnung zunimmt.
6. 6. Schieber nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (31) einen Durchgangsteil (32) derselben Größe wie der in dem Körper vorhandene Strömungskanal (ii) aufweist, sowie wenigstens einen kleineren Durchgangsteil (33), und daß die Öffnungen (39) rund um den kleineren Teil in einem Muster angeordnet sind, dessen äussere Größe gleich der des Strömungskanals ist.
7. 7. Scheibe für einen Absperrschieber ohne Kavitationswirkung, gekennzeichnet durch eine Durchgar fnung (31) mit einem größeren Teil (32) und einem kleineren Teil (33), die miteinander verbunden sind, und mit einer Gruppe Öifnungen (39)rund um den kleineren Teil, um einen Teil des Flüssigkeitsstromes von der einen Seite der Scheibe zur anderen hindurchzuschicken, der dann als Hilfsstrom zu dem den kleineren Durchgangs teil durchiliessenden Strom tritt.
8. 8. Scheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (31) abgeschrägt ist, und daß die Öffnungen (39) rund um den abgeschrägten Teil (33) angeordnet sind.
9. 9. Scheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung g31) aus wenigstens zwei Durchgangsteilen besteht, von denen der eine kleiner ist als der andere, und daß die Öffnungen (39) rund um den kleineren Teil angeordnet sind.