DE2213587A1 - BARRIER WITH A SWIVELING FLAP - Google Patents

BARRIER WITH A SWIVELING FLAP

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Description

ESCHER WYSS G.M.B.H., R a ν e η s b u r g (Württbg.) ESCHER WYSS GMBH, R a ν e η sburg (Württbg.)

Absperrorgan mit einer schwenkbaren KlappeShut-off element with a pivoting flap

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Absperrorgan mit einer schwenkbaren Klappe zum Regeln des Durchflusses eines strömenden Mediums durch einen allseitig geschlossenen Kanal, insbesondere ein Absperrorgan für Druckleitungen von Wasserkraftanlagen.The present invention relates to a shut-off device with a pivotable flap for regulating the flow a flowing medium through a channel closed on all sides, in particular a shut-off device for pressure lines from Hydropower plants.

Abschlussorgane dieser Art sind üblicherweise als Rückschlagklappen oder Drosselklappen ausgebildet, welche an gegenüberliegenden Stellen der Klappe je einen Zapfen aufweisen, welche Zapfen in Drehlager hineinragen, die in der Gehäusewand angeordnet sind. Mindestens einer dieser Zapfen ragt gewöhnlich aus dem Gehäuse heraus und trägt einen Hebel, welcher für die Drehung der Klappe dient. Bei dieser Konstruktion wird in,,der Geschlossen-Stellung der Klappe die aus einer über der Klappe vorhandenen Druckdifferenz entstehende Last in die beiden Lager geleitet, wo entsprechend hohe Kraftkonzentrationen auftreten. Die Klappe muss auch so ausgebildet sein, dass die Durchbiegung unter der Last und die Spannungen in zulässigen Grenzen bleiben.Closing organs of this type are usually used as non-return valves or throttle valves which each have a pin at opposite points of the valve, which pins protrude into pivot bearings which are arranged in the housing wall. At least one of these tenons usually protrudes from the housing and carries a lever which is used to rotate the flap. At this Construction is in ,, the closed position of the flap the pressure difference across the flap The resulting load is directed into the two camps, where correspondingly high concentrations of forces occur. The flap must also be designed in such a way that the deflection under the load and the stresses remain within permissible limits.

Das Absperrorgan gemäss der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet, dass ein an zwei einander gegenüberliegenden Wandteilen des Kanals befestigter Steg zur Uebertr-agung mindestens eines Teils der aus einer über derThe shut-off device according to the present invention is in contrast characterized in that a web attached to two opposing wall parts of the channel for Transfer of at least part of the from one over the

pt. W 116pt. W 116

13.3.1972-DoJVKl13.3.1972-DoJVKl

a.M,. 5 471 055/OS6 309840/0557 · a .M ,. 5 471 055 / OS6 309840/0557

Klappe vorhandenen Druckdifferenz entstehenden Last auf diese Wandteile vorgesehen ist, und dass die Klappe an dem Steg schwenkbar gelagert ist.Flap existing pressure difference resulting load on this Wall parts is provided, and that the flap is pivotably mounted on the web.

Anhand der schematischen Zeichnung, die AusfUhrungsbeispiele der Erfindung zeigt, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:Using the schematic drawing, the exemplary embodiments shows the invention, the invention will be explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Absperrorgan, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Axialschnitt durch ein AusführungsbeispielFig. 1 is an axial section through a shut-off device, Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1, 3 shows an axial section through an exemplary embodiment

mit einem anderen Antrieb, und Fig. 4 einen Ausschnitt aus einem Axialschnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel.with another drive, and FIG. 4 shows a detail from an axial section for a another embodiment.

Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Beispiel ist ein an gegenüberliegenden Wandteilen 1, 2 starr befestigter Steg 3 als Kasten ausgebildet. In der Fig. 1 ist der Teller in ausgezogenen Linien in der Geschlossen-Stellung dargestellt. Der bei der Offen-Stellung der Klappe in der Fig.l von links herkommende Mediumsstrom ist somit unterbrochen. Die aus der über der Klappe vorhandenen Druckdifferenz entstandene Last wird zum Teil vom Steg 3 übernommen und auf die Wandteile 1 und 2 übertragen. Die Klappe 4 ist am Steg schwenkbar gelagert und ist in der Fig.l strickpunktiert in der Offen-Stellung dargestellt..In the example shown in FIGS. 1 and 2, one is rigidly attached to opposite wall parts 1, 2 Web 3 designed as a box. In Fig. 1 is the plate shown in solid lines in the closed position. The in the open position of the flap in Fig.l Medium flow coming from the left is thus interrupted. The pressure difference resulting from the pressure difference across the flap Part of the load is taken over by the web 3 and transferred to the wall parts 1 and 2. The flap 4 is on the web pivotally mounted and is shown in Fig.l in the open position with chain-dotted lines.

Die Schwenkachse der Klappe 4 fällt bei diesem Beispiel mit einer Kante 5 des Stegs 3 zusammen, welche zur Uebertragung der von der Klappe 4 ausgeübten Last auf den Steg 3 dient. Wie ersichtlich weist der Querschnitt des Stegs 3 in Strömungsrichtung eine grössere Ausdehnung auf als quer dazu. Dies In this example, the pivot axis of the flap 4 coincides with an edge 5 of the web 3, which is used for transmission the load exerted by the flap 4 on the web 3 is used. As can be seen, the cross section of the web 3 has a greater extent in the flow direction than transversely thereto. this

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ist in zweifacher Hinsicht günstig, weil der Steg in der Geschlossen-Stellung der Klappe mit relativ kleinem Materialaufwand eine grosse Last aufnehmen kann und in der Offen-Stellung der Klappe wenig Strömungswiderstand bietet. Ein Vorteil.erwächst auch daraus, dass zufolge der starren Befestigung des Steges 3 an den Wandteilen 1 und 2 eine Einspannung des Steges bewirkt wird, was die Tragfähigkeit des Steges erhöht. 'is favorable in two respects because the web in the closed position of the flap can absorb a large load with relatively little material expenditure and offers little flow resistance in the open position of the flap. A Vorteil.erwächst also from the fact that, according to the rigid attachment of the web 3 a n the wall portions 1 and 2, a clamping of the web is caused, which increases the load capacity of the web. '

Im dargestellten Beispiel ist ferner eine Stütze β vorhanden, welche den Steg 3 mit einem weiteren Wandteil 7 des Kanals fest verbindet, was eine weitere Verbesserung der Tragfähigkeit des Steges 3 ergibt. Diese Stütze kann als Anschlag für die Klappe in deren Geschlossen-Stellung ausgebildet sein. Dadurch wird in Geschlossen-Stellung ein Teil der Last von diesem Anschlag übernommen, wenn der Teller infolge exzentrischer Anordnung der Schwenkachse Schliesstendenz aufweist. Die Stütze 6 ist hohl ausgebildet, und im Hohlraum sind Teile eines Antriebsmechanismus für die Klappe angeordnet. Dieser Antriebsmechanismus weist einen an der Stütze befestigten Servomotor 8 auf, dessen Kolbenstange 9 mit der Klappe 4 verbunden ist und dessen Zylinderraum 11, der auf derjenigen Seite des Kolbens 10 liegt, die der Kolbenstange 9 gegenüber liegt, gesteuertes Druckmedium enthält. Zum Oeffnen der Klappe wird der Zylinderraum 11 unter Druck gesetzt, so dass der Kolben nach oben geschoben wird, während für das Schliessen der Klappe der Zylinderraum 11 entlastet wird, so dass die Klappe 4 unter der Wirkung des Eigengewichtes der Kolbenstange 9 und Kolben 10 sowie durch den Druck, der vom strömenden Medium auf die Oberseite des Kolbens 10 ausgeübt wird, schliesst. Wird die Klappe 4 bei strömendem Medium geschlossen, entsteht infolge der dabei auftretenden besonderen Druckver-In the example shown, there is also a support β which firmly connects the web 3 to a further wall part 7 of the channel, which results in a further improvement in the load-bearing capacity of the web 3. This support can be designed as a stop for the flap in its closed position. As a result, part of the load is taken over by this stop in the closed position when the plate has a tendency to close due to the eccentric arrangement of the pivot axis. The support 6 is hollow, and parts of a drive mechanism for the flap are arranged in the hollow space. This drive mechanism has a fixed to the support servo motor 8 whose piston rod 9 w ith the flap 4 is connected and whose cylinder space 11 located on the side of the piston 10, 9 is the piston rod with respect to containing controlled pressure medium. To open the flap, the cylinder space 11 is pressurized so that the piston is pushed upwards, while the cylinder space 11 is relieved to close the flap, so that the flap 4 is under the effect of the own weight of the piston rod 9 and piston 10 as well by the pressure exerted by the flowing medium on the top of the piston 10 closes. If the flap 4 is closed when the medium is flowing, the resulting special pressure

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teilung bekanntlich ein Schliessmoment, weil die resultierende Kraft exzentrisch zur Schwenkachse auf die Klappe 4 wirkt. Dabei wird ein Teil der Last auf den Steg 3 und ein Teil auf die Kolbenstange 9 übertragen.division is known to be a closing moment, because the resulting force acts eccentrically to the pivot axis on the flap 4. A part of the load is transferred to the web 3 and part to the piston rod 9.

Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass der Steg 3 in der Geschlossen-Stellung der Klappe 4 auf der Abströmseite der Klappe angeordnet ist und die von der Klappe 4 ausgeübte Kraft in Form einer Streckenlast aufzunehmen vermag. Eine Durchbiegung der Klappe 4 zwischen den Wandteilen 1 und 2 kann somit durch den Steg 3 weitgehend verhindert werden. Hingegen ist in der Geschlossen-Stellung der Klappe 4 diese gegen eine senkrecht dazu auftretende Durchbiegung zu versteifen. Dies geschieht durch Rippen 12, die in der Offen-Stellung der Klappe 4 in Strömungsrichtung liegen und deshalb keinen erheblichen Druckverlust erzeugen.From FIGS. 1 and 2 it can be seen that the web 3 in the closed position of the flap 4 is arranged on the downstream side of the flap and that exerted by the flap 4 Able to absorb force in the form of a line load. A deflection of the flap 4 between the wall parts 1 and 2 can thus be largely prevented by the web 3. In contrast, the flap 4 is in the closed position to stiffen against a deflection occurring perpendicular to it. This is done by ribs 12 that are in the open position of the flap 4 are in the direction of flow and therefore do not generate any significant pressure loss.

Bei der dargestellten Klappe, deren Schwenkachse mit der Kante 5 des Steges 3 zusammenfällt, sind in dieser Schwenkachse mindestens zwei Lager angeordnet, die so dimensioniert sind, dass sie mindestens das Eigengewicht der Klappe 4 zu tragen vermögen und die Zentrierung der Klappe 4 in der Schwenkachse sichern. Diese Lager sind in der Zeichnung nicht dargestellt. -In the illustrated flap, the pivot axis of which coincides with the edge 5 of the web 3, are in this pivot axis at least two bearings are arranged, which are dimensioned so that they at least the weight of the flap 4 to able to carry and secure the centering of the flap 4 in the pivot axis. These bearings are not shown in the drawing. -

Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 ist ein Servomotor 13 aussen am Wandteil 7 angebracht. Die Kolbenstange ragt in die Stütze 6 hinein, wo sie in einem Kreuzkopf 15 geführt ist. Eine Pleuelstange 16 verbindet die Klappe 4 mit dem Kreuzkopf 15· Der Steg 3 weist die notwendigen Durchtrittsöffnungen für die Pleuelstange 16 auf. In der Offen-Stellung der Klappe 4 ist die Pleuelstange 16 ganzIn the embodiment according to FIG. 3, there is a servo motor 13 attached to the outside of the wall part 7. The piston rod protrudes into the support 6, where it is in a cross head 15 is led. A connecting rod 16 connects the flap 4 with the cross head 15 · The web 3 has the necessary Passage openings for the connecting rod 16. In the In the open position of the flap 4, the connecting rod 16 is completely

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im Hohlraum der Stütze 6 untergebracht und vor der Strömung geschützt.housed in the cavity of the support 6 and protected from the flow.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Stütze 6 zur Uebertragung des Kraftflusses ausgebildet, der von der Klappe 4 über den Steg 3 auf die Stütze 6 und von dieser über den Antriebsmechanismus zurück zur Klappe 4 verläuft. So erzielt man einen geschlossenen Kraftfluss, ohne das vom Abschlussorgan nach aussen, z.B. auf Fundamente, Kräfte übertragen werden müssen. -In both of the described exemplary embodiments, the support 6 is designed to transmit the power flow, from the flap 4 via the web 3 to the support 6 and from there via the drive mechanism back to Flap 4 runs. In this way, a closed flow of force is achieved without the closing organ being exposed to the outside, e.g. On foundations, forces have to be transferred. -

In der Pig. 4 der Zeichnung ist eine Variante der drehbaren Lagerung der Klappe 4 an dem Steg 3 dargestellt. Die Klappe weist mindestens zwei Vorsprünge 17 auf, in Vielehen Zapfen drehbar gelagert sind. Diese Zapfen ihrerseits sind in Vorsprüngen 19 befestigt, welche am Steg 3 angeordnet sind. Die Klappe 4 ist in der Fig. 4 in der Offen-Stellung dargestellt. Wenn grosse Kräfte von der Klappe auf den Steg übertragen werden müssen, können mehrere solche Lager über die Länge des Steges verteilt angeordnet sein. Wenn solche Lager aneinandergereiht auf dem Steg vorhanden sind, ist eine scharnierartige Lagerung hergestellt.In the pig. 4 of the drawing shows a variant of the rotatable mounting of the flap 4 on the web 3. The flap has at least two projections 17, pins are rotatably mounted in polygons. These cones in turn are in Projections 19 attached, which are arranged on the web 3. The flap 4 is shown in FIG. 4 in the open position. If large forces have to be transmitted from the flap to the web, several such bearings can be used be arranged distributed over the length of the web. If such bearings are lined up on the pier, there is one produced hinge-like storage.

Der Antriebsmechanismus für die Klappe 4 braucht keineswegs mit einem Servomotor ausgerüstet zu sein. In der Fig. 3 könnte z.B. anstelle des Servomotors 13 ein mechanisches Getriebe vorgesehen werden, welches den Kreuzkopf 15 auf und ab bewegt. Ein solches Getriebe kann mit einem Motor oder auch nur von Hand betätigt werden.The drive mechanism for the flap 4 does not need to be equipped with a servomotor. In Fig. 3 For example, instead of the servo motor 13, a mechanical gear could be provided, which the cross head 15 on and moved. Such a transmission can be operated with a motor or only by hand.

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Ferner braucht der Antrieb der Klappe 4 nicht, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt, vom Innern des Kanals aus zu erfolgen. So kann beispielsweise der in Fig. 4 dargestellte Zapfen 18 durch den Wandteil 1 oder 2 hindurchgeführt und mit der Klappe h drehfest verbunden werden. Das nach aussen reichende Ende des Zapfens 18 kann dann für den Antrieb der Klappe 4 von aussen her benutzt werden. Dabei können die Zapfen 18 als eine einzige von aussen durchsteckbare Welle ausgebildet werden. Bei der Durchführung durch den Wandteil 1 bzw. 2 genügt eine Stopfbuchse; es ist dort kein tragendes Lager erforderlich. Die auf der Klappe 4 stehende Last wird wieder vom Steg aufgenommen.Furthermore, the flap 4 does not need to be driven from inside the channel, as shown in FIGS. 1 to 3. For example, the pin 18 shown in FIG. 4 can be passed through the wall part 1 or 2 and connected to the flap h in a rotationally fixed manner. The outwardly reaching end of the pin 18 can then be used to drive the flap 4 from the outside. The pins 18 can be designed as a single shaft that can be pushed through from the outside. When passing through the wall part 1 or 2, a stuffing box is sufficient; no load-bearing bearing is required there. The load standing on the flap 4 is taken up again by the bridge.

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Claims (13)

P atentansprüchePatent claims Absperrorgan mit einer schwenkbaren Klappe zum Regeln des Durchflusses eines strömenden Mediums durch einen allseitig geschlossenen Kanal, insbesondere Absperrorgan für Druckleitungen von Wasserkraftanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass ein an zwei einander gegenüberliegenden Wandteilen (1,2) des Kanals befestigter Steg (3) zur Uebertragung mindestens eines Teils der aus einer über der Klappe (4) vorhandenen Druckdifferenz entstehenden Last auf diese Wandteile (1,2) vorgesehen ist, und dass die Klappe (4) an dem Steg (3) schwenkbar gelagert ist.Shut-off element with a swiveling flap to regulate the Flow of a flowing medium through a channel that is closed on all sides, in particular a shut-off device for pressure lines of hydropower plants, thereby characterized in that one attached to two opposing wall parts (1,2) of the channel Web (3) for the transmission of at least part of the pressure difference existing over the flap (4) resulting load is provided on these wall parts (1,2), and that the flap (4) is pivotable on the web (3) is stored. 2. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Steges (3) mindestens eine Kante (5) aufweist, um welche die Klappe (4) schwenkbar gelagert ist und welche zur Uebertragung der von der Klappe (4) ausgeübten Last auf den Steg (3) dient.2. shut-off device according to claim 1, characterized in that that the cross section of the web (3) has at least one edge (5) around which the flap (4) is pivotably mounted and which serves to transfer the load exerted by the flap (4) to the web (3). ■ *■ * 3· Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Steges (3) in Strömungsrichtung des Mediums eine grössere Ausdehnung aufweist als quer dazu.3 shut-off device according to claim 1, characterized in that that the cross-section of the web (3) in the flow direction of the medium is larger has than across it. 4. Absperrorgan nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens eine Stütze (6), welche den Steg (3) mit einem weiteren Wandteil (7) des Kanals fest verbindet.4. shut-off device according to claim 1, characterized by at least one support (6), which the web (3) firmly connects with another wall part (7) of the channel. 5. Absperrorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (6) als' Anschlag für die Klappe (4) in deren Geschlossen-Stellung ausgebildet ist.5. shut-off device according to claim 4, characterized in that that the support (6) is designed as a 'stop for the flap (4) in its closed position. 309840/0557309840/0557 -8--8th- 6. Absperrorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (3) hohl ausgebildet ist, und dass im Hohlraum Teile (8, 10, 11; 15) eines Antriebsmechanismus (8, 9, 10, 11 ; IJ, 14, 15, 16) für die Klappe (4) angeordnet sind.6. shut-off device according to claim 4, characterized in that that the support (3) is hollow, and that in the cavity parts (8, 10, 11; 15) of a Drive mechanism (8, 9, 10, 11; IJ, 14, 15, 16) for the flap (4) are arranged. 7. Absperrorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus (13* 1^* 15, l6) ein Gestänge (l6) aufweist, welches mit der Klappe (4) verbunden ist und in der Offen-Stellung der Klappe ganz im Hohlraum der Stütze (6) untergebracht und vor der Strömung geschützt ist. (Fig. 3)7. shut-off device according to claim 6, characterized in that that the drive mechanism (13 * 1 ^ * 15, l6) has a linkage (l6) which is connected to the flap (4) and in the open position of the The flap is completely housed in the cavity of the support (6) and protected from the flow. (Fig. 3) 8. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (3) in der Geschlossenstellung der Klappe (4) auf der Abströmseite der Klappe (4) angeordnet ist, und die von der Klappe (4) ausgeübte Kraft in Form einer Streckenlast aufnimmt.8. shut-off device according to claim 1, characterized in that that the web (3) in the closed position of the flap (4) on the downstream side of the flap (4) is arranged, and absorbs the force exerted by the flap (4) in the form of a line load. 9. Absperrorgan nach Anspruch 2, dadurch gekenn-' zeichnet, dass in der Schwenkachse der Klappe (4) mindestens zwei Lager (17*18) angeordnet sind, die mindestens das Eigengewicht der Klappe (4) zu tragen vermögen und eine Zentrierung der Klappe (4) in der Schwenkachse sichern.9. shut-off device according to claim 2, characterized in that ' shows that in the pivot axis of the flap (4) at least two bearings (17 * 18) are arranged, the At least the weight of the flap (4) is able to carry and a centering of the flap (4) in the Secure swivel axis. 10. Abpserrorgän nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stütze (6) ein Servomotor (8, 10) befestigt ist, dessen Kolbenstange (9) mit der Klappe (4) verbunden ist, und dessen Zylinderraum (11), der auf derjenigen Seite des Kolbens (10) liegt, die der Kolbenstange (9) gegenüber liegt, gesteuertes Druckmedium enthält.10. Abpserrorgän according to claim 4, characterized in that that a servomotor (8, 10) is attached to the support (6), the piston rod (9) of which with the flap (4) is connected, and its cylinder space (11), which is on that side of the piston (10) that of the piston rod (9) is opposite, contains controlled print medium. 30 9840/055730 9840/0557 -9--9- 11. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t^ dass die Klappe (4) mit dem Steg (j5) mittels mehrerer, über die Länge des Steges verteilt angeordneter Schwenklager (IJ, 18) verbunden ist.11. Shut-off element according to claim 1, characterized in that the flap (4) is connected to the web (j5) by means of a plurality of pivot bearings (IJ, 18) distributed over the length of the web. 12. Absperrorgan nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stütze (6) zur Uebertragung des Kraftflusses ausgebildet ist, der von der Klappe (4) über den Steg (j5) auf die Stütze (6) und von dieser über einen Antriebsmechanismus (8, 9> 1Oj Hi 13> 14, 15, 16) zurück zur Klappe (4) verläuft.12. shut-off device according to claim 4, characterized in that that the support (6) is designed to transmit the flow of force that is generated by the flap (4) over the web (j5) onto the support (6) and from this via a drive mechanism (8, 9> 1Oj Hi 13> 14, 15, 16) runs back to the flap (4). 13. Absperrorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (3) an den Wandteilen (1,2) des Kanals starr befestigt ist.13. Shut-off element according to claim 1, characterized in that that the web (3) is rigidly attached to the wall parts (1,2) of the channel. 309840/0557309840/0557
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