DE641296C - Vorrichtung zur Regelung des Auslaufs von weiten Fluessigkeitsleitungen, wie Verteilungs- oder Versorgungsleitungen von Wasserwerken, durch Ringschieber - Google Patents

Description

Es ist bekannt, dem in weiten Rohrleitungen angeordneten Platten- oder Keilschieber eine Umführimgsleitung zuzuordnen, welche eher als der Schieber geöffnet und später als dieser geschlossen wird. Sie hat die Aufgabe, einen vollen oder teilweisen Druckausgleich auf beiden Seiten des Schieberkörpers zu bewirken, an den Gleit- und SitzfLächen verhältnismäßig· kleine Flächendrücke entstehen zu lassen, die nur eine unwesentliche Abnutzung hervorrufen. Die Umführungsleitung liegt entweder parallel zum Schieber oder führt zentral durch ihn hindurch. Ihr als Schieber oder Ventil ausgebildeter Absperrkörper ist derart mechanisch oder hydraulisch mit dem Keil- oder Plattenschieber gekuppelt, daß die Öffnungs- und Schließvorgänge richtig aufeinanderfolgen. Man hat auch, schon vorgeschlagen, statt des Keil- oder Plattenschiebers mit Umführungsleitung einen Ringschieber zu verwenden, da bei diesem keine Umführung zur Entlastung notwendig ist.

Die Bemessung des Durchflußquerschnittes der Umführungsleitung erfolgt nach dem Gesichtspunkt, beim Öffnen in nicht allzu langer Zeit den Druckausgleich, herbeizuführen, wozu bisher ein Querschnittsverhältnis von Umführung zu Hauptleitung von 1 : 25 bis 1 : 50 für ausreichend erachtet wurde. In dem durch die öffnungs- und Schließgeschwindigkeit der Absperrkörper und dem Querschnittsverhältnis der Leitungen bedingten Maße wird die vor den Absperrvorrichtungen befindliche Säule des Leitungsmittels in Bewegung gesetzt bzw. abgebremst, ohne daß diesen Bewegungen bestimmte Gesetze zugrunde liegen. Bei heendetem Druckausgleich, ist das Leitungsmittel zur Ruhe gekommen.

Auch wurden die vorbezeichneten Absperreinrichtungen bereits zur Vermeidung von Drucksteigerungen bei Öffnen oder Absperren einer Leitung verwendet. Dieselben konnten aber nur übermäßige Drucksteigerungen verhindern; sie boten jedoch keine Sicherheit dafür, daß bestimmte für zulässig erachtete Drucksteigerungen nicht überschritten wurden. Das gleiche gilt für die bekannte, mit einer Umführungsleitung versehene Rückschlagklappe, bei welcher die Querschnitte von Umführung zu Hauptleitung willkürlich im Verhältnis von 1 :8 bis 1:16 standen und die Schließung des Umführungsschiebers nach der Rückschlagklappe selbsttätig erfolgte. Da der Stoß der rückströmenden Wassermassen hierbei immer unterschiedlich ist, konnte diese Einrichtung keine Gewähr für die Einhaltung bestimmter Drucksteigerungsgrenzen bieten.

Die Erfindung bezieht sich auf Absperrschieber von weiten Flüssigkeitsleitungen, wie Verteilungs- oder Versorgungsleitungen von Wasserwerken, bei denen wegen des ständigen Abflusses ein Druckausgleich auf beiden Seiten des Schieberkörpers nicht eintritt und die man daher bislang mit einer Umgehungsleitung nicht versehen hat. Sie hat sich die. Aufgabe gestellt, die Verhältnisse so zu gestalten, daß beim motorischen, mögliehst

kurzzeitigen Öffnen oder Schließen der Leitung in derselben keine über ein zulässiges Maß hinausgehende positive oder negative Druckänderung entsteht. Die Lösung der Aufgäbe besteht darin, daß man beim Öffnen der Leitung erst den Druck allmählich atisenkt und dann den Hauptausfluß folgen läßt bzw. beim Schließen nach beachtlicher Absperrung des Auslaufes den Druck ebenso ίο allmählich wieder ansteigen läßt. Diese Verhältnisse sind erzielbar, wenn man in der Leitung als Absperrschieber in bekannter Weise einen Ringschieber verwendet, der eines Druckausgleiches nicht bedarf, und ihm eine ebenfalls mit Ringschieber versehene Umlaufleitung zuordnet, wobei das Verhältnis der Durchflußquerschnitte von Umlauf- und Hauptleitung wesentlich günstiger ist als bislang, nämlich 1 :9 oder weniger. Durch geeignete Ausbildung des Antriebes ist die Öffnungs- und Schließzeit des Nebenschiebers entsprechend dem Durchflußquerschnitt der Nebenleitung gewählt.

Demgemäß ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung des Anlaufs von weiten Flüssigkeitsleitungen, wie Verteilungs- oder Versorgungsleitungen von Wasserwerken o. dgl., durch Absperrorgane, insbesondere Ringschieber, die sich dadurch kennzeichnet, daß dem Ringschieber eine ebenfalls durch Ringschieber absperrbare Umgehungsleitung zugeordnet ist und die Auslaufquerschnitte von Neben- und Hauptschieber, die beide in Abhängigkeit voneinander motorisch, angetrieben werden, in einem nach den. Gesetzen der Druckänderung in Rohrleitungen beim Bewegen von Absperrorganen bestimmten, die Werte von 1 :9 oder weniger betragenden Verhältnisse stehen, wobei die Betätigung des vor dem Hauptschieber zu öffnenden und nach dem Hauptschieber zu schließenden Nebenschiebers nur mit solcher Geschwindigkeit erfolgt, daß sich bei geschlossenem Hauptschieber eine allmähliche, den Normaldruck in der Hauptleitung nicht oder nicht wesentlich übersteigende Druckänderung einstellt, während bei der schnelleren Betätigung des Hauptschiebers die Druckkurve im unteren Gebiet des Auslaufgo druckes in unschädlicher Weise stärker gekrümmt verläuft.

Die Betätigung beider Ringschieber erfolgt über ein Differentialgetriebe, wobei eine besondere Verriegelungsvorrichtung sie derart wechselseitig sperrt, daß beim Öffnen der Leitung zuerst nur der Nebenschieber, beim Schließen zuerst nur der Hauptschieber angetrieben werden kann.

Der technische Fortschritt der Erfindung liegt darin, daß es nunmehr möglich ist, den Auslauf von großen Zuleitungen bei einer bestimmten Drucksteigerung in kürzester Frist rein selbsttätig unter Vermeidung von Wasserschlägen und deren nachteiligen Folgen zu schließen oder zu öffnen.

- Der Erfindungsgegenstand ist auf der . ,Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, und zwar in Abb. 1 im senkrechten Längsmittelschnitt, in Abb. 2 im Schnitt nach der Linie A-A der Abb. 1, in Abb. 3 bis 7 in Seitenansicht mit besonderer Darstellung von verschiedenen Stellungen einer Verriegelungsvorrichtung; Abb. 8 zeigt den Verlauf der Druckkurven.

In die mit großem Durchmesser versehene, etwa von einem Wasserwerk ausgehende Versorgungsleitung ι ist ein Ringschieber 2 eingebaut, dessen Schieberkörper 3 durch Welle 4 von einem Schneckengetriebe 5 angetrieben wird. Vor dem Schieberkörper 3 ist eine Leitung 7 abgezweigt, in der sich ein Ringschieber 8 befindet. Dessen Schieberkörper 9 steht in Antriebsverbindung mit einer Welle ι ο eines Schneckengetriebes 11. Die Auslauf querschnitte von Haupt- und Nebenleitung 1,7 stehen im Verhältnis 9:1. Die abgezweigte Leitung 7 ist hinter dem Ringschieber 8 in der Regel als selbständige Ausflußleitung ausgebildet, kann aber auch in die Hauptleitung ι" münden. - go

13 bezeichnet einen Elektromotor, dessen Welle 14 mittels Schnecke 15 ein Schneckenrad 16 antreibt, das frei drehbar auf einer die Schnecke des Getriebes 11 tragenden Welle 17 gelagert ist. Mit dem Schneckenrad 16 ist ein Rahmen 18 verbunden, in dem die Ausgleichkegelräder ig eines Differentialgetriebes gelagert sind, von dessen beiden anderen Kegelrädern das eine, 20, mit der Welle 17, das andere, 21, mit einer die Schnecke des Getriebes 5 tragenden Welle 22 fest verbunden ist.

Um die richtige Reihenfolge des Antriebes von Neben- und Hauptschieber beim Öffnen und Schließen der Leitung 1 zu sichern, ist eine besondere Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, deren Hauptstellungen in den Abb. 3 bis 6 schematisch veranschaulicht sind. Die Abb. 6 und 7 zeigen die gleiche Stellung der Verriegemngsvorrichtung. no

Auf der Welle 10 des Nebenschiebers 8 ist ein Zahnradsegment 23 befestigt, das in das Antriebsrad 24 einer mit einer Nut 25 versehenen Verriegelungsscheibe 26 eingreift. Mit der Nut 25 arbeitet eine an einem Arm eines zweiarmigen Hebels 27 angeordnete Nase 28 zusammen; der andere Arm des Hebels ist mit einem Gewicht 29 belastet.

Nahezu die gleiche Vorrichtung befindet sich an Hauptschieber 2, dessen Welle 4 mit einem Zahnradsegment 30 versehen ist, das über Ritzel 31 eine Verriegelungsscheibe 32

mit Nut 33 ..antreibt. Mit dieser Nut 32 arbeitet die Nase.34 eines gewichtsbelasteten Hebels 3 5 zusammen. An letzterem befindet sich ein Stift 3 6, welcher in einen Schlitz 37 eingreift, der am unteren Ende einer der. Länge nach leinstellbaren, am anderen Ende ari Zahnradsegment 23 angelenkten Stange 38 vorgesehen ist. Mit dem Zahnradsegment 30 steht eine ebenfalls der Lange nach einstellbare Stange 39 in gelenkiger Verbindung, deren anderes Ende einen Schlitz 40 aufweist, in den ein Stift 41 des "Hebels 27 eingreift. Nach Abb. 7 ist der Stift 41 an einem mit dem Hebel 27 verbundenen Arm 42 angeordnet.

Sind Haupt- und Nebenschieber geschlossen, dann nimmt die Verriegelungsvorrichtung die in Abb. 3 dargestellte Stellung ein, in welcher der -Hauptschieber 2 verriegelt, der Nebenschieber 8 entriegelt'ist. Wird jetzt der Motor 13 eingeschaltet, dann versucht das sich in Bewegung setzende Schneckenrad

16 über Rahmen 18 gleichmäßig die Wellen

17 und 22 anzutreiben. Da die Welle 22 sich wegen der Verriegelung des Hauptschiebers aber nicht drehen kann, rollen die Ausgleichräder 19 auf dem Kegelrad 21 ab und treiben über Kegelrad 20 nur die Welle 17 an, welche über Getriebe 11 und Welle 10 den Schieberkörper 9 des Ringschiebers 8 der Neben-

30- leitung 7 allmählich öffnet. Hierbei fällt der statische Druck in der Leitung· 1 langsam ab, und die Flüssigkeitssäule setzt sich unter entsprechender Beschleunigung in Bewegung.

Bei voll, geöffnetem Nebenschieber 8 hat die Verriegelungsvorrichtung die aus Abb. 4 ersichtliche Stellung. Die Scheibe 26 ist so weit gedreht worden, daß ihre Nut 25 über der Nase 28 des Hebels 27 liegt, während die nach Oben gezogene Stange 38 den Hebel 35 angehoben und den Hauptschieber 2 durch Herausnehmen der Nase 34 aus der Nut 33: der Scheibe 32 entriegelt hat.

Da sich die Welle 10 des Nebensc'hiebers 8 nicht mehr drehen kann, wird nunmehr die Bewegung des Motors 13 durch das Differentialgetriebe auf die Welle 22 und damit auf den Antrieb des Hauptschiebers 2 übertragen, in dem eine kurze Freilaufstrecke vorgesehen ist. Am Ende des Freilaufs, der zum Verriegeln des Nebenschiebers 8 bei'noch stillstehendem Hauptabsperrkörper 3 dient, hat die Verriegelungsvorrichtung die aus Abb. 5 ersichtliche Stellung. Durch eine kleine Drehung des Zahnrades 30 ist Stange 39 angehoben und Hebel 27 Z¹Ur Verriegelung der Scheibe 26 des Nebenschiebers 8-'freigegeben worden.

Nunmehr erfolgt in ganz kurzer Zeit das Öffnen des Hauptschiebers 2. Die Wassermengen fließen frei aus, wobei der noch vorhandene Druck nunmehr stärker als zuvor .

abfällt. Am". Ende der gesamten Öffnungsbewegung hat die Verriegelungsvorrichtung die aus Abb. 6 omd 7 ersichtliche Stellung; in welcher ■ der Nebenschieber 8 offen und verriegelt, der Hauptschieber 2 offen und entriegelt ist. ·

Beim Schließen spielen sich die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab. Es wird zunächst ziemlich schnell der Hauptschieber 2 geschlossen, wobei die Verriegelungsvorrichtung die Stellung gemäß Abb. 5 durchläuft und in die Stellung gemäß Abb. 4 zurückkehrt. Hierbei wird der Hauptschieber 2 geschlossen und bleibt entriegelt; der NebenschieberS ist zuerst offen und verriegelt und dann offen und entriegelt. Der Druck in der Leitung 1 steigt, insbesondere im letzten Teil des Hubes des Kolbenschiebers 3, ziemlich steil vom Punkte 43 der in Abb. 8 dargestellten Schließkurve 44 bis zum Punkte 45 an. Nach dem Schließen des Hauptschiebers nimmt während des über einen längeren Zeitraum sich erstreckenden Schließens des Nebenschiebers 8 der Druck nur langsam und stetig bis zum Punkte 46 zu, worauf im letzten Teil des Schließhubes die geringfügige Steigerung bis zum Punkte 47 erfolgt, der dem in der Leitung 1 herrschenden statischen Druck entspricht. Während der Schließbewegung des Nebenschiebers 8 wird der Hauptschieber 2 verriegelt (Abb. 3).

Bewirkt man das Absperren der Leitung 1 nur mit einem Hauptschieber, dann ergibt sich unter Zugrundelegung der gleichen Schließzeit eine Druckkurve 48; diese weist eine den statischen Druck beträchtlich übersteigende Spitze 49 auf, welche infolge ihrer schlagartigen Wirkung die Leitung sehr gefährdet.

Die Antriebskraft für die beiden Ringschieber kann auch von einem an die Leitung i" angeschlossenen Schwimmer ausgeben. Bekannt ist, die Ventile von hydraulisch betätigten Ringschiebern durch einen Schwimmer umzusteuern. Statt des Differentialgetriebes läßt sich auch eine Seilrollenanordnung in der Weise verwenden, daß ein in entgegengesetzter Richtung über zwei Rollen gelegtes Seil mit einem Ende an einem Festpunkt, mit dem anderen Ende an einen Antriebshebel der Hauptschieberwelle 4 angreift, während die eine Rolle an einen Antriebshebel der Nebenschieberwelle, die andere Rolle an ein von dem Motor oder einer sonstigen Antriebskraft bewegtes Zugseil angreift.

Durch geeignete Ausbildung des Antriebes läßt sich auch erreichen, daß die Zeitpunkte der Betätigung von Haupt- und Nebenschieber veränderlich sind, um im Betriebe das jeweils günstigste Auslaufverhältnis einstellen zu könneni ■

Wesentlich ist bei allen Ausführungsformen, daß durch, eine den Betriebsverhältnissen entsprechende Unterteilung des Durchgangsquerschnittes der Absperreinrichtung der weiten Flüssigkeitsleitung in einen Haupt- und Nebenquerschnitt bei einer aus praktischen Gründen gewählten Schließzeit keine über ein zulässiges Maß hinausgehende positive oder negative Druckänderung auftreten

ίο bzw. bei einer zugelassenen maximalen Druckänderung die möglichst kürzeste Schließzeit erzielt wird. Die auftretenden Druckänderungen beim Schließen oder Öffnen des Auslaufs sind durch die Querschnittsbemessungen in Verbindung mit den -entsprechend gewählten Schließzeiten der in Abhängigkeit voneinander motorisch angetriebenen Absperrschieber unveränderlich bestimmt.

Claims (4)

1. Patentansprüche:
   20

   i. Vorrichtung zur Regelung des Auslaufs von weiten Flüssigkeitsleitungen,.wie Verteilungs- oder Versorgungsleitungen von Wasserwerken, durch Ringschieber, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ringschieber (2) eine ebenfalls durch Ringschieber (8) absperrbare Nebenleitung (7) zugeordnet ist !und die Auslaufquerschnitte von Neben- und Hauptschieber, die beide in Abhängigkeit voneinander motorisch angetrieben werden, im Verhältnis von ι: 9 oder weniger stehen, wobei die Betätigung des vor dem Hauptschieber zu öffnenden und nach dem Hauptschieber zu schließenden Nebenschiebers nur mit solcher Geschwindigkeit erfolgt, daß sich bei geschlossenem Hauptschieber eine allmähliche, den Normaldruck in der Hauptleitung (1) nicht oder nicht wesentlich übersteigende Druckänderung einstellt, während bei der schnelleren Betätigung des Hauptschiebers die Druckkurve im unteren Gebiet des Auslaufdruckes in unschädlicher Weise stark gekrümmt verläuft.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (13) mit den beiden Absperrschiebern (2, 8) über ein Differentialgetriebe verbunden ist und eine besondere Verriegelungsvorrichtung die Absperrschieber derart wechselseitig sperrt, daß beim öffnen der Leitung zuerst nur der Nebenschieber, beim Schließen zuerst nur der Hauptschieber angetrieben werden kann.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zwischen Differentialgetriebe und Motor (13) als auch zwischen Differentialgetriebe und Ringschieber (2, 8) Schneckengetriebe (5, 11) geschaltet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsvorrichtung eines jeden Schiebers aus einer Sperrscheibe mit Nut und einem in die Nut einfallenden gewichts- oder federbelasteten Hebel besteht, wobei jeder Hebel über einen toten Gang von dem zum andern Schieber gehörenden Sperrscheibenantrieb angetrieben wird.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen