DE632836C - Selbsttaetige Verschlusseinrichtung fuer Wasserleitungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verschlußvorrichtungen, die Wasserleitungen selbsttätig abschließen, wenn ein Rohrbruch eintritt. Insbesondere handelt es sich dabei um dynamische Schließ vorrichtungen, also um solche, bei denen das Schließorgan unmittelbar durch die lebendige Kraft des Wassers in Betrieb gesetzt wird.

Es ist bekannt, als Schließorgan eine der Einwirkung der lebendigen Kraft des strömenden Wassers unterworfene Doppelverschlußglocke zu verwenden. Ziel der Erfindung ist es, diesen bekannten Verschlußeinrichtungen eine größere Empfindlichkeit zu geben und gleichzeitig die Schließgeschwindigkeit zu regeln. Dabei soll der Druckabfall auf die unmittelbare Umgebung des Verschlußorgans beschränkt und die Druck- und Ladungsverluste in den anderen Teilen der Apparatur auf ein Mindestmaß gesenkt werden. Außerdem soll das Öffnen und Wiederingangsetzen nach Ausbesserung eines aufgetretenen Bruches erleichtert werden, und die Verschlußeinrichtung soll auch durch einfache Verstellung von Hand als Absperrhahn verwendbar gemacht werden. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß die Doppelglocke mit einer Ringscheibe versehen, die den freien Durchflußquerschnitt auf den Raum zwischen sich und der Gehäusewandung begrenzt, wobei an dem Gehäuseaufsatz eine Blende befestigt ist, die ebenfalls den freien Durchflußquerschnitt begrenzt und ihm zusammen mit der Ringscheibe eine kreisringförmige Gestalt gibt. Die lappenartige Blende ist dick genug, um sicherzustellen, daß sich der freie D'urchflußquerschnitt nicht vergrößert, bis die Wirkung der Dämpfungsanordnung anfängt, bemerkbar zu werden. Auf diese Weise entsteht der Hauptdruckabfall im Gerät an diesem ringförmigen Durchgang, -und zwar unter der Voraussetzung, daß dieser der geringste dem Wasserdruck ausgesetzte Querschnitt ist. Bei einer als sehr betriebssicher erprobten Ausführungsform der Erfindung, bei der gleichzeitig ruckweise Bewegungen des Abschlußkörpers vermieden sind, trägt der bewegliche Ring einen.doppelten Ansatz, der in Höhe der Stellstangenachse mit einem Ringflansch dieser Stange zusammenwirkt, und der darüber hinaus bis zu einer Führungsstange verlängert ist, deren Aufgabe darin besteht, ein Drehen des beweglichen Ringes um seine eigene Achse und damit das Auftreten seitlicher Biegungsbeanspruchungen der Steuerstange zu verhindern. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Fig. 1

zeigt einen,, Langssichnittrt^nd Fig. 2 einen Querschnitt^:- durch eine Verschlußvorrichtung nach der Erfindung,.. während Fig. 3 eine_; abgeänderte Ausführungsform im Querschnitt^ zeigt.

Nach Fig. 1 enthält die Vorrichtung Gehäuse 1, das mit Hilfe von zwei einander--* gegenüberliegenden gleichen Endflanschen in die zu schützende Leitung eingebaut ist. Das ίο Verschlußorgan selbst besteht aus einem doppelglockenförmigen Körper 2 mit den beiden Glocken 2⁰ und ofi. Dieser ist auf einer Stange 3°, 3* befestigt, die in der Achse des Leitungsrohres verschiebbar angeordnet ist. Die Vorrichtung ist mit Bezug auf ihre Mittelebene symmetrisch gestaltet und enthält in den beiden Hälften die beiden Glocken 2" bzw. 2^fi, denen zwei feste Ventilsitze 4« bzw. 4^δ entsprechen, gegen die sich die Glocken zur ao Herstellung des Abschlusses der Leitung legen können. Die den Doppelglockenkörper 2 tragende Stange 3°, 3^δ hat auf ihrer Über- und ihrer Unterdruckseite je einen Kolben 5«, 5*, die sich in Zylindern 6^a, 6^b verschieben. Diese Kolben wirken bald antreibend, bald bremsend auf den Schließkörper. Die Zylinder sind im Gehäuse 1 durch Rippen befestigt, die nicht mit dargestellt sind.

Im Innern jedes Kolbens ζ^α, 5^δ ist eine Bohrung mit einem Kugelventil zum Schließen einer Öffnung, die den Eintritt des Wassers vom Innenraum des Gerätes in den Zylinder 6^a, 6^b. gestattet. Ausfließen kann das Wasser aus dem Zylinder nur durch Öffnungen von bestimmtem Durchflußquerschnitt, die in anderen Bohrungen 7^a und J^b des betreffenden Kolbens angebracht sind. Dieses Durchflußloch von einstellbarem Querschnitt bildet ein wesentliches Merkmal der Erflndung und dient zur Regelung der Schließgeschwindigkeit.

Die Ventilsitze 4°, 4^b, auf die sich in der einen oder in der anderen Richtung die Glokken des Schließkörpers aufsetzen, sind von metallenen Ringflanschen 8°, 8^b umgeben, die einen etwas größeren Durchmesser als die Glockendes Schließkörpers haben und eine erste Dämpfung erzeugen, wenn sich der Glockenkolben 2 auf seine Ventilsitze zu bewegt. Die Querschnittsgestaltung auf der Innenseite des Ringflansches ist so gewählt, daß die Dämpfung, d.h. die Verlangsamung der Strömung, während der Schließbewegung zunimmt.

Die Doppelglocke 2 ist mit einer quer zur Bewegungsrichtung der Stange 3⁰, 2>^b angeordneten Scheibe 19 versehen. Außerdem ist im mittleren Aufsatz des Gehäuses 1 eine Abdeckscheibe oder ' Blende 11 (Fig. 2) angebracht, die mit dem zylindrischen Mittelteil des Gehäuses eine ringförmige Durchflußöffnung für das Wasser bildet. Zwischen die.ser Öffnung und der von der Doppelglocke getragenen Scheibe bleibt ein freier Durchfluß_r queischnitt von annähernd derselben Weite wie die Einlaß- bzw. Auslaßöffnung des Geh.äuses.

^¹ Da in dem gesamten übrigen Teil der Vor-Vichtung die Durchflußquerschnitte größer sind, so entsteht der Hauptdruckabfall in diesem freien Durchgangsweg an der Doppelglocke, wodurch die Empfindlichkeit des Gerätes sehr erhöht wird.

Damit diese Wirkung denselben Wert beibehält, solange sich die Doppelglocke nicht einem der Dämpfungsringflänschen genähert hat, ist die Blende mit einem unteren zylindrischen Lappenstück von der Breiten³, n^b (Fig. ι) -ausgerüstet.

Die Doppelglocke 2 treibt mittels eines Mitnehmers 9 eine Steuerstange Ι2^α, ΐ2^δ an, die parallel zur Achse der Leitung verläuft. Diese Stange geht durch zwei Stopfbuchsen ^τ3^α> *3^{& un(}i betätigt durch verdickte Stücke 14°, 14* das eine oder das andere von Ventilen 15^s, Ι5^δ, durch die entweder der eine oder der andere der Zylinder 6^a; 6^δ mit einer Auslaßöffnung verbunden werden kann.

In Geräten großer Abmessungen könnte die Länge des Mitnehmers 9 Anlaß geben zur Einleitung der Bewegung der Steuerstangen Ι2^α, Ι2^δ. Auch hat man diese Anordnung durch die in Fig. 3 dargestellte ersetzt, bei der der Ansatz 9 nicht an der Steuerstange, sondern an der Doppelglocke befestigt ist. Der Ansatz" treibt nunmehr durch zwei beiderseitig von ihm gelegene Ringflanschen die Steuerstange an. An einer Verlängerung trägt der Ansatz eine Aussparung, in die eine Führungsstange 21 greift, durch die der Ansatz 9 geführt und die Doppelglocke daran gehindert wird, sich um sich selbst zu drehen. Auch wird jede seitliche Einwirkung des Ansatzes auf die Steuerstange vermieden.

Wenn man das Gerät als gewöhnlichen Abschlußhahn verwenden will, so verbindet man den auf der Unterdruckseite gelegenen Zylinder mit einer Auslaßöffnung, indem man beispielsweise auf das Ventil 1 5^fi einen Druck ausübt mittels der in einen Stellgriff auslaufenden Stellschraube iy^b. Jetzt muß man weiter darauf achten, den auf der anderen Seite liegenden verdickten Teil 14° der Steuerstange 12" aus dem Wege zu räumen, so daß der auf der Überdruckseite liegende Zylinder nicht ebenfalls mit dem Auslaß verbunden wird, wenn sich das Verschlußorgan zu verschieben beginnt. Zu diesem Zweck endigen die verdickten Teile 14°, 1 \^b in einen mit Gewinde versehenen konischen und gespaltenen Teil, auf den eine mit Handgriff versehene Mutter i6^a bzw. i6^b aufgeschraubt werden kann. Man braucht dann

nur beispielsweise die Mutter i6^a abzuschrauben und kann dann den jetzt freien verdickten Teil zurückziehen.

Schließlich ist noch eine Handpumpe 18 vorgesehen, durch die Druckwasser hinter den einen oder den anderen der Kolben 5" oder 5^δ gepreßt werden kann, was ebenfalls ein wichtiges Erfindungsmerkmal ist.

Das Gerät arbeitet wie folgt: Wenn es in

ίο die Leitung eingeschaltet ist und das Wasser in dem einen oder anderen Sinne mit normalen Geschwindigkeiten umläuft, so bleibt die Doppelglocke i^a, 2^b des Schließorgans in einer Gleichgewichtslage, in der sie von

tj ihren Ventilsitzen 4^a und 4^b gleich weit entfernt ist. Das wird durch folgende Einrichtung erzielt:

Die lebendige Kraft des Wassers, die auf eine der Glocken des Schließorgans einwirkt, führt eine anfängliche Verlagerung dieses Organs im Sinne der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers herbei, da das Wasser langsam aus dem an der Unterdruckseite liegenden Zylinder durch die kalibrierte Öffnung j^a oder 7^b des Kolbens entweichen kann. Gleichzeitig aber bewirkt die Verdickung 14* oder 14° der Steuerstange auf der Überdruckseite die Entleerung des Zylinders auf dieser Seite. Unter diesen Bedingungen stößt der" Zylinder auf der Unterdruckseite, in dem der innere Leitungsdruck herrscht, das Schließorgan in Richtung auf die Überdruckseite zurück, bis das dort befindliche Ventil freigegeben ist und sich wieder schließt.

Im Falle eines Rohrbruches findet plötzlich eine erhebliche Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit des Wassers und damit seiner lebendigen Kraft statt. Der Wasserdruck zeigt einen mehr oder weniger starken Abfall, je nach dem Abstand des Gerätes von dem Wasserbehälter. Wenn das Gerät unmittelbar an diesem Behälter liegt, kann es sogar vorkommen, daß überhaupt kein Abfallen des Druckes stattfindet.

4-5 Unter dem Einfluß dieser erheblichen lebendigen Kraft setzt sich die Vorrichtung nach der Unterdruckseite zu in Bewegung. Die Reaktionen des dortigen, unteren Zylinders sind nicht ausreichend, um die Vorrichtung in ihre Gleichgewichtslage zurückzuführen, und der Kolben setzt also seinen Weg fort. Sobald sich der glockenförmige Kolbenteil dem Dämpfungsring 8^a Qder 8* und später den Ventilsitzen 4" oder 4^ft nähert, findet ein schnelles Abfallen des Druckes auf der Unterdruckseite statt, das bis zum völligen Verschwinden dieses Druckes führt. Dabei geht eine starke Dämpfungswirkung zuerst von jenem Dämpfungsring und dann von dem auf der Unterdruckseite liegenden Zylinder aus, wodurch verhindert wird, daß das Verschlußorgan plötzlich—gegen seinen Sitz geworfen wird. "Tatsächlich wird seine Bewegung so abgefangen, daß ein vollständiges Schließen ohne jeden Stoß und sogar mit einem nur unbedeutenden Überdruck stattfindet.

Das Gerät bleibt unter dem Einfluß des statischen Druckes so lange geschlossen, bis der Schaden wieder ausgebessert ist und die Leitung an der Unterdruckseite wieder unter Druck gesetzt werden kann.

Wenn man das Gerät als einfachen Abschlußhahn benutzen will, so zieht man die verdickten Enden 14° oder 14* von einem der Enden der Steuerstange zurück. Der verdickte Teil wird dabei von einer hohlen beweglichen Stange getragen, jetzt löst man vorsichtig das Ventil des an der betreffenden Seite liegenden Zylinders, und die Vorrichtung setzt sich langsam in Bewegung, bis der Verschluß an derjenigen Seite, an der man das Ventil betätigt hat, hergestellt ist. Zum Wiederöffnen des Abschlußhahnes geht man in umgekehrter Weise vor.

Wenn die Leitung auf der Unterdruckseite von neuem durch die Speisevorrichtung gefüllt worden ist, so kann sich in der Speisevorrichtung ein Flüssigkeitsstrom einstellen, und es kann zwischen den beiden Leitungen go ober- und unterhalb des Gerätes eine Druckdifferenz verbleiben. In diesem Falle dient die kleine hydraulische Handpumpe 18 zum Abheben des Verschluß organs von seinem Sitz und zum Einleiten des Wiederöffnens. Diese Pumpe ist auf dem Deckel des Gerätes angebracht. Sie fördert Wasser in das Gehäuse und leitet es nach Belieben in den einen oder den anderen der beiden Zylinder. Ihre Bedienung ist einfach, und es genügen einige wenige Pumpenhübe.

Claims (5)

1. Patentansprüche:.

   !.Selbsttätige Verschlußeinrichtung für Wasserleitungen mit einer der Einwirkung der lebendigen Kraft des strömenden Wassers unterworfenen Doppelverschlußglocke, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelglocke eine Ringscheibe (19) trägt, die den freien Durchflußquerschnitt auf den Raum zwischen sich und der Gehäusewandung begrenzt, und daß an dem Gehäuseaufsatz eine Blende (11) befestigt ist, die ebenfalls den freien Durchflußquerschnitt begrenzt und ihm zusammen mit der Ringscheibe eine kreisringförmige Gestalt gibt.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Führungsorgane (z.B. 21), durch die die von der Doppelglocke gesteuerte Stellstange (12) von jeder exzentrisch wirkenden und gegebenenfalls ein

   Schwanken ihrer Bewegung hervorrufenden Biegungsbeanspruchung entlastet ist.
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine die Annäherung der Doppelglocke an ihren Sitz bremsende Dämpfungseinrichtung in Gestalt eines geschlossenen zylindrischen Ringes (8^a) von annähernd parabolischem Innenprofil, dessen Durchmesser etwas größer als der der Glocke ist.
4. 4. Gerät nach Anspruch 1, 2 und 3 mit Handbedienung, die das Gerät gleichzeitig als Absperrhahn brauchbar macht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellschraube (17" bzw. I7⁶) das Auslaßventil (15" bzw. 15⁴) jedes Dämpfungszylinders (6« bzw. 6*) überwacht und daß die beiden Enden der Steuerstange (12) zylindrischkegelförmige' Aufsteckhülsen (14° bzw. 14⁶) tragen, die einzeln abnehmbar bzw. verschiebbar sind, so daß im Bedarfsfall diejenige Hülse unwirksam gemacht werden kann, die bei selbsttätiger Arbeitsweise des Gerätes das auf der Druckseite gelegene Auslaßventil überwacht.
5. 5. Gerät nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine hydraulische Hüfshandpumpe (18), die wahlweise an den einen oder den anderen der beiden Dämpfungszylinder angeschlossen werden kann, um das Abheben der Doppelglocke von ihrem sSitz zu unterstützen, wenn das Gerät aus der Schließstellung heraus wieder geöffnet werden soll, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß zwischen Überdruck- und Unterdruckseite eine geringe Druckdifferenz verbleibt, selbst wenn die Verbindungsöffnung zwischen diesen beiden Seiten bereits vorübergehend wieder geöffnet ist.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen