DE2902364A1

DE2902364A1 - Umschalthahn

Info

Publication number: DE2902364A1
Application number: DE19792902364
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr Ing Holzenberger
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1979-01-22
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1980-07-31
Also published as: SU1019999A3; US4372337A; JPS60142365U; DE2902364C2; GB2040023B; GB2040023A; ZA80350B; JPS55100476A

Description

Um schal thahn

Gegenstand der Erfindung ist ein Umschalthahn mit mindestens vier Anschlüssen zur zyklischen Vertauschung von Strömungswegen, insbesondere zur hydraulischen Förderung von Feststoffen in Rohrleitungen.

Bei der hydraulischen Förderung von Feststoffen in Rohrleitungen wächst der Erosionsverschleiß mit der Strömungsgeschwindigkeit und konzentriert sich auf solche Stellen, an denen die Feststoffe durch Schwerkräfte oder durch Fliehkräfte an die Wandungen der Rohrleitungen oder der die Flüssigkeitsströmung innerhalb der Rohrleitungen steuernden Armaturen gedrückt werden. Ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Funktionssicherheit müssen derartige Armaturen bieten, wenn sie beispielsweise nach der. DE-PS 20 55 132 bei unterseeischen Erzfördereinrichtungen Anwendung finden. Da hier die Armaturen ständig oder zeitweise im Feststoffstrom arbeiten und darüber hinaus sehr schwer zugänglich sind, bedarf es hier besonderer Maßnahmen, um ihren Verschleiß zu begrenzen. Bevorzugter Ablagerungsplatz für Störungen verursachende feinkörnige Feststoffpartikel sind enge Spalte, die von der Trägerflüssigkeit nicht ausreichend

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durchströmt werden. In der Regel existieren derartige Spalte zwischen den ruhenden und den beweglichen Teilen der den Flüssigkeitsstrom steuernden Armaturen. Die weitere Gefahr einer Entmischung des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches und damit die Gefahr einer möglichen Verstopfung innerhalb der Armatur ist insbesondere dann gegeben, wenn in sogenannten toten Räumen die Strömungsgeschwindigkeit vermindert ist und sich die Feststoffe ablagern können.

Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung einer Umschaltvorrichtung, die bei einer hydraulischen Feststoffördereinrichtung an den Knotenstellen eine zyklische Vertauschung der einzelnen Rohrleitungsstränge gewährleistet, wobei ein größtmögliches Maß an Funktionssicherheit sichergestellt und durch Geschwindigkeitsänderungen oder durch Zentrifugaleffekte bedingte Entmischungsvorgänge soweit wie möglich vermieden werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein in seiner Außenkcntur im wesentlichen zylindrisch gestalteter Hahn mit Durchström- und Umlenkkanälen versehen ist, wobei die Öffnungen des mit Feststoffen beaufschlagten Durchströmkanales während der Schaltbewegung nahezu flächengleich geöffnet bleiben,

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daß die Strönnungsrichtung des krümmerförmigen Dur-chströmkanales um höchstens 45 umgelenkt wird, daß eine öffnung des Durchströmkanales in an sich bekannter Weise drehbar um die Achse eines immer mit einem der übrigen Anschlüsse verbundenen Stutzens angeordnet ist und daß die andere Öffnung des Durchströmkanales und eine Öffnung des feststofffreisn Umlenkkanales im wesentlichen gleich große kreissektorförmige Querschnitte aufweisen und so dicht wie möglich nebeneinanderliegend auf der Stirnseite des Hahnes angeordnet sind.

Unabhängig von der Taktzahl des jeweils Anwendung findenden Feststoff-Fördersystems wird mit der Erfindung eine kontinuierliche Durchströmung der Armatur gewährleistet. Beim Umschaltvorgang entstehende Druckstöße und dadurch bedingte Beeinträchtigungen des Fließverhaltens des Flüssigkeits-Feststoff-Gemisches sind bei dieser Ausführungsform ausgeschlossen. Die Gefahr der Ablagerung von Feststoffen besteht in dieser Armatur nicht mehr.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine am Umfang liegende Öffnung des Umlenkkanales ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Klarwasserstrom beaufschlagt wird und daß im Gehäuse angebrachte Verteilungsleitungen für die

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Spülung aller Spalte zwischen Hahn und Gehäuse damit verbunden sind. Dieser Klarwasserstrom tritt aus den Spalten zwischen dem stillstehenden und dem sich drehenden Teil aus und verhindert somit wirkungsvoll ein Zusetzen dieser Spalte mit Feststoffen. Das drehende Teil des Umschalthahnes ist quasi in einem Klarwasserstrom schwimmend gelagert.

Je nachdem welches Fördersystem Anwendung findet und wo die Armatur dort eingebaut ist, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung für den Fall der Nichtbeaufschlagung des Umlenkkanales mit klarem Druckwasser vor, daß die Spalte zwischen Hahn und Gehäuse in an sich bekannter Weise ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Sperrwasseranschluß in Verbindung stehen. Dadurch wird auch in dem obengenannten Fall eine vollständige Spülung aller Spalte zwischen Hahn und Gehäuse gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäß gestaltete Armatur und die

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Umschaltelement dieser Armatur.

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Gemäß der Fig. 1 verbindet ein Hahn 1 eine mit einem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch beaufschlagte Leitung 2 wahlweise mit zwei Rohrkammern 3, 4 einer hydraulischen Fördereinrichtung. Entsprechend dem Funktionsprinzip dieser Anlagen wird das zu fördernde Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch in den Rohrkammern 3, angesammelt und von dort mit unter höherem Druck befindlichem Wasser weitergefördert. Die Aufgabe der Urnschaltarmatur besteht in der wechselseitigen Verbindung von Druckwasserquelle mit Rohrkammer, Leitung mit Rohrkammer oder Rohrkammer mit Förderleitung: die Verbindung erfolgt also je nach den Gegebenheiten des Anwendung findenden Fördersystems. Der Hahn 1 weist zwei Kanäle auf, den ständig mit Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch beaufschlagten Durchströmkanal 5 und den ständig mit unter Druck stehendem Klarwasser beaufschlagten Umlenkkanal 6. Das Gehäuse 7 des Umschalthahnes weist in Höhe der Eintrittsöffnung des Umlenkkanales 6 eine ringförmige Verteilungsleitung 9 auf, welche von einem ständig mit feststofffreiem Klarwasser beaufschlagten Anschluß 10 versorgt wird. Gleichzeitig werden die zwischen dem Hahn 1 und dem Gehäuse 7 befindlichen Spalte 11, 12, 13, 14 von dieser Druckwasserquelle her gespült, wobei der Spalt 13 zwischen den gekrümmten Enden der Rohrkammern 3, 4 und der Antriebswelle 15 über eine nicht dargestellte Hilfsleitung von dem Anschluß der Verteilungsleitung 9 oder mit einem anderen verfügbaren und

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unter Druck stehendem Klarwasser versorgt wird. Diese Spülung verhindert wirkungsvoll das Eird ringen von feinkörnigen Feststoffpartikeln in die Spalte. Angetrieben wird der Hahn 1 über eine Welle 15, an der außer elektrischen Unterwassermotoren auch druckwasserbetätigte Stellantriebe oder ähnliches angeschlossen sein können.

Der eigentliche Schaltvorgang läuft folgendermaßen ab: Die Eintrittsöffnung 16 des Durchströmkanales 5 ist ständig mit dar Leitung 2 verbunden, während die Austrittsöffnung 17 immer wahlweise mit einer der zu beaufschlagenden Rohrkammern, hier 3, verbunden ist. Der Umlenkkanal 6 ist mit seiner Eintrittsöffnung 8 ständig mit der Druckwasser führenden Verteilungsleitung 9 verbunden, während die Austrittsöffnung 18 wahlweise mit einer der Rohrkammern, hier 4, verbunden ist. In der gezeigten Darstellung wird die Rohrkammer 3 von der Leitung 2 her mit dem Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch beaufschlagt, während die Rohrkammer 4 über den Umlenkkanal 6 mit Druckwasser beaufschlagt wird und das darin befindliche Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch mit hohem Druck in eine Förderleitung gedruckt wird.

Um Störungen in der Strömung des Feststoff-Flüssigkeits-Gemisches weitgehend auszuschließen, sind die Querschnittsflächen der Förderleitung 2, des Durchströmkanales 5 mit seinen Öffnungen 16,

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sowie die der Rohrkammern 3, 4 flächenmäßig gleich groß gehalten und gewährleisten auf diese Weise eine gleichbleibende Strömungsgeschwindigkeit. Toträume oder ähnliche Stellen mit verzögerter Strömung „ welche erfahrungsgemäß zu Ablagerungen von Feststoffen führen, sind hier nicht vorhanden« Weiterhin wird durch die erfindunnsgemäße Maßnahme, daß der krümmerförmige Durchströmkanal 5 die Strömung nur um höchstens 45 umlenkt, der Erosionsverschleiß infolge der Zentrifugalwirkungen im Durchströmkanal oder in den gekrümmten Teilen der Rohrkammern 3, 4 so weit wie möglich herabgesetzt« Es ist das Bestreben dieser Erfindung, den Umlenkwinkel in jedem Fall und unabhängig von der Anzahl der Anschlüsse zu minimieren.

Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittsöffnungen des erfindungsgemäß gestalteten Hahnes. Die bei diesem Ausführungsbeispiel halbkreisförmigen Öffnungen 17, 18 werden durch einen Steg 19 voneinander getrennt, der sowohl im Hahn 1 als auch am Ende der Rohrkammern 3, 4 vorhanden ist. Die Stege sind durch die raumsparende Anordnung der beiden halbkreisförmigen Öffnungen 17, 18 so gestaltet, daß sie während des Schaltvorganges kaum zu einer spürbaren Querschnittsverminderung führen. Mit Rücksicht auf die beim Schaltvorgang unvermeidbare Stoßbeanspruchung

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durch die in der Flüssigkeit mitgeführten Feststoffe und auch
auf die große Druckdifferenz zwischen den Kanälen 5 und 6
werden diese Stege 19 aus besonders widerstandsfähigem
Werkstoff hergestellt. Ein Hahn mit mehr als vier Anschlüssen würde sinngemäß anstelle der zwei halbkreisförmigen Öffnungen mit drei Drittelkreisen oder vier Viertelkreisen usw. versehen sein.

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Leerseite

Claims

Klein, Schanzlin & Becker Aktiengesellschaft

Patentansprüche

Umschalthahn mit mindestens vier Anschlüssen zur zyklischen Vertauschung von Strömungswegen, insbesondere zur hydraulischen Förderung von Feststoffen in Rohrleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seiner Außenkontur im wesentlichen zylindrisch gestalteter Hahn (1) mit Durchström- (5) und Umlenkkanälen (6) versehen ist, wobei die Öffnungen (16, 17) des mit Feststoffen beaufschlagten Durch ström kanal s (5) während der Schaltbewegung nahezu flächengleich geöffnet bleiben, daß die Strömungsrichtung des krümmerförmigen Durchströmkanals (5)

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um höchstens 45 umgelenkt wird, daß die eine Öffnung (16) des Durchströmkanals (5) in an sich bekannter Weise drehbar um die Achse eines immer mit einem der übrigen Anschlüsse (2) verbundenen Stutzens angeordnet ist und daß die andere Öffnung (17) des Durchströmkanals (5) und eine Öffnung (18) des feststofffreien Umlenkkanales (6) im wesentlichen gleich

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große kreissektorförmige Querschnitte aufweisen und so dicht wie möglich nebeneinanderliegend auf der Stirnseite des Hahnes (1) angeordnet sind.
2. Umschalthahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die am Umfang liegende Öffnung (8) des Umlenkkanales (6) ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Klarwasserstrom beaufschlagt wird und daß im Gehäuse (7) angebrachte Verteilungsleitungen (9) für die Spülung aller Spalte (11, 12, 13, 14) zwischen Hahn (1) und Gehäuse (7) damit verbunden sind.
3. Umschalthahn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalte (11, 12, 13, 14) zwischen Hahn (1) und Gehäuse (7) in an sich bekannter Weise ständig mit einem unter höherem Druck stehenden Sperrwasseranschluß in Verbindung stehen.

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