DE642779C - Abwaelzreglungsverschluss fuer Druckrohrleitungen, insbesondere fuer Grundablaesse von Talsperren - Google Patents

Description

Die Anforderungen, welche an die Abschlußvorrichfcungen von Rohrleitungen zu stellen sind, deren Ausfluß unmittelbar ins Freie erfolgt, "weichen von den Anforderungen ab, die an die üblichen Abschlußvorrichtungen für Wasserleitungs-, Turbinen- und ähnliche Rohrleitungen gestellt werden. Der Durchfluß durch eine solche Abschlußvorrichtung erfolgt in der Regel unter vollem

to Druck einer beträchtlichen Wassersäule, so daß die Ausnußgeschwindigkeiten erhebliche Werte erreichen. Dies trifft z.B. für die Grundablässe von Talsperren zu. Bei 'unvollkommener Konstruktion der Abschlußvorrichtung kann dieser Umstand zu mehr oder wieniger starken Erschütterungen und Stößen 'Anlaß geben, die namentlich bei Talsperren gefährlich sind. Den Grund für das Auftreten dieser Erscheinungen bilden haiuptsächlich jähe Übergänge und die dadurch bedingte Ablösung des Wasserstrahles von der Rohrwandung, die sodann Hohlraumbildungen zur Folge hat. Diese sind bekanntlich nicht nur von Anfressungen, sondern, auch von gefährlichen Erschütterungen und Stößen begleitet.

Einige der bisher bekannten Abschlußvorrichtungen suchen diese gefährlichen Erscheinungen dadurch zu vermeiden, daß sie zu jenen Stellen, an welchen sich der Wasserstrahl von den Wandungen ablösen .und Unterdruck entstehen will, Luft zuführen. Andere, die z. B. wie Düsennadeln von PeI-. tonrädern durchgebildet sind, haben ein ringförmiges, also kein volles Durchflußprofil. Wieder andere, z. B. Walzenschieber, bei welchen die eigentliche Abschabvorrichtung durch zwei senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete und entsprechend ausgeschnittene Walzen gebildet wird, haben namentlich bei teilweisem Öffnen die Eigenschaft, daß der ,Übergang vom Rohrprofil zum teilweise geöffneten Durchflußprofil ungemein rasch erfolgt.

Durch den Abwälzreglungsverschluß gemaß der Erfindung soll die Möglichkeit der Strahlablösung von der Rohrwandung in allen Durchflußquerschnitten wirksam verhindert

werden. Die Erfindung erzielt dies durch einen allmählichen Übergang^ vom vollen Anfangsquerschnitt zum vollständig oder teilweise geöffneten Ausflußquerschnitt, und zwar bei jeder beliebigen Öffnungsweite. Der allmähliche Übergang selbst wird durch Abwälzkörper ermöglicht, was die Bezeichnung der Abschlußvorrichtung als Abwälzreglungsverschluß rechtfertigt.

ίο Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht; es zeigen: ·

Abb. ι einen senkrechten Längsschnitt durch den Abwälzreglungsverschluß (das obere Verschlußsegment befindet sich in geöffneter, das untere in geschlossener Stellung), Abb. 2 einen waagerechten Längsschnitt, Abb. 3 einen Querschnitt (in der oberen Hälfte ist der Schnitt durch die Abwälzbahnen geführt, in der unteren Hälfte durch die Verschlußsegmente),

Abb. 4 denselben Verschluß im Längsschnitt, teilweise geöffnet,

Abb. 5 ein Beispiel des Antriebes, Abb. 6 ein Beispiel der Abdichtung.

ι ist der äußere Körper der Abschlußvorrichtung, dessen Teil 2 den Übergang vom angeschlossenen Rohrprofil zum viereckigen, in der Ebene 3-3 liegenden Profil bildet, das dieselbe Fläche hat wie das angeschlossene Rohrprofil. Im allgemeinen ist es nicht notwendig, daß dieses Übergangsstück vorhanden ist, wenn z. B. der Verschluß an das Ende eines viereckigen bewehrten Betonkanals kommt. Auf der Zeichnung ist dieser Übergang nur als Beispiel dargestellt.

Von dem viereckigen Profil 3-3 rindet ein weiterer Übergang bis zur Ebene 4-4 in ein anderes viereckiges Profil in der Weise statt, daß die obere und untere Wand (bei vollständig geöffnetem Verschluß) durch federnd nachgiebige Leitplatten 7 gebildet wird, die auf gekrümmten Abwälzbahnen 5 aufliegen. Die Form der Seitenwände 6, welche gegebenenfalls auswechselbar sein können, ergibt sich sodann aus der Forderung der Erhaltung eines gleich großen Durchflußprofils. Um ein Ablösen des Wasserstrahls von der Wandung jedoch wirksam zu vermeiden, welches trotz der allmählich ausgebildeten Übergänge bei den hier herrschenden großen Wassergeschwindigkeiten auftreten könnte, ist es angezeigt, bei voll geöffnetem Verschluß das Profil 4-4 gegenüber dem Profil 3-3 zu verringern, so daß das Wasser vermöge des Überdruckes, der in der Ebene 4-4 gegenüber der Ebene 3-3 entsteht, gegen die Wandungen gedrückt wird. Bei einer solchen Anordnung werden dann die Seitenwände 6, abweichend von der Darstellung in Abb. 2, parallel angeordnet. Die Abwälzbahnen 5 können der leichteren Herstellbarkeit wegen sowie um die Ausbildung einer genauen Kreisform zu erzielen, eigens in den Körper des Verschlusses leingesetzt werden.

Die nachgiebigen Leitplatten 7, die aus elastischen Bändern bestehen, sind an der Einströmseite der Abwälzbahnen 5 befestigt und so hergestellt, daß sie die ganze Grundfläche in ihrer Breite ausfüllen. Diese Bänder 7 sind an eine Art von Segmentkörpern 8 angeschlossen. Im Längsschnitt gemäß Abb. 1 ist das Segment 8 in der oberen Hälfte vollständig geöffnet eingezeichnet, in der unteren Hälfte jedoch in vollständig geschlossener Lage. In der Abb. 4 sind die Segmente 8 in teilweise geöffneter Lage dargestellt.

Aus den Abb. 1 und 4 ist ersichtlich, daß die Bewegung der Segmente (man kann sowohl zwei Segmente als auch nur ein Segment verwenden; bei nur einem Segment wird das obere oder das untere Segment durch eine feste Wand ersetzt) von der vollkommen geöffneten in die vollkommen geschlossene Lage unter gleichzeitigem Abwälzen der elastischen Bänder 7 von der erzeugenden Abwälzbahn 5 erfolgt. Dies hat den Zweck, daß (wie aus den Abbildungen ersichtlich) ein Brechen des Wasserstrahls in keiner Lage der Segmente 8 erfolgt, da nirgends ein jäher Übergang der Wandungen stattfindet. Da außerdem, vom Profil 4-4 angefangen, die Seitenwände 9 parallel laufen, findet auch keine seitliche Einschnürung statt, und die Ausflußöffnung bildet in jeder Lage ein Rechteck von konstanter Breite und veränderlicher Höhe, die sich von Null bei geschlossenem bis zum Höchstwert bei geöffnetem Verschluß ändert. Es kann daher an keiner Stelle ein Ablösen des Wasserstrahls von der Wandung erfolgen, so daß die Gefahr von Hohlraumbildungen und somit von Erschütterungen und Stoßen von vornherein ausgeschaltet ist. Das Ausflußprofil ist stets vollständig frei von Zwischenwänden. i°5

Die Bewegung der beiden Segmente geschieht nach einer Evolvente, welche durch das Abwälzen der Bänder 7 längs der Abwälzbahn 5 entsteht. Diese Evolvente kann mit genügender Genauigkeit durch eine Kreis- no linie mit dem Mittelpunkt 10 ersetzt werden, weil die Bahn der Segmente verhältnismäßig kurz ist.

Die Fläche dieser Segmente, welche den Wasserstrahl führen, kann entweder eben ^U5 oder derart gekrümmt sein, daß an der Übergangsstelle in die federnd nachgiebigen Leitplatten 7 die beiden Flächen eine gemeinsame Tangente haben. Die sanfte Krümmung dieser Wände hat den Zweck, bei voll geöffnetem Verschluß noch eine geringe Verkleinerung der Durchflußfläche vom Pro-

fll 4-4 bis zum AoisfLußprofil zu erreichen, um einen gewissen Überdruck an dem AusfLußquerschnitt zu erzielen.

Im nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel für den Antrieb der beiden Segmente 8 beschrieben.

Die Mittelpunkte 10-bestimmen-die Drehachsen der Rapfen 11, auf denen die Hebel 12 aufgekeilt sind, die ihrerseits die Segmente 8 in den Zapfen 13 ergreifen, oder es können die Hebel mit den Segmenten unmittelbar aus einem Stück hergestellt werden, was gewisse konstruktive Vorteile bietet.

Die Zapfen 11 werden auf einer Seite des Verschlusses durch die Stopfbüchse 14 aus dem Gehäuse 1 herausgeführt, während auf der gegenüberliegenden Seite die Zapfen 15 im Lager 16 enden, das sich gegebenenfalls durch einen Deckel 17 abschließen läßt. Auf den Zapfen 11 sind sodann die Zahnräder 18 bzw. ,Zahnsegmente 19 aufgekeilt. Der ■obere oder untere Zapfen wird dann durch irgendeine Einrichtung entweder mechanisch, .elektrisch oder hydraulisch angetrieben.

In der Abb. 5 ist als Beispiel schematisch ein hydraulischer Antrieb dargestellt, bei dem ein auf dem Oberen Zapfen 11 vorgesehenes Zahnrad 18 durch eine Zahnstange 10 bewegt wird, an deren beiden Enden Kolben 21 angebracht sind. Die Servomotoren 22 dienen sodann durch Vermittlung irgendeiner Druckflüssigkeit zum Bewegen der Kolben und mithin auch der Segmente 8.

Für das Dichthalten des Verschlusses kommen zwei Gesichtspunkte in Betracht. Ein vollkommenes Dichthalten in. geschlossenem Zustande ist nicht erforderlich, da der Ver-. Schluß erfindungsgemäß in erster Linie regelbar sein soll. Daher genügt an der Berührungskante 23 lediglich eine metallische Berührung, die allerdings bein vollständiges Dichthalten gewährleistet. Anders verhält es sich jedoch an der Kante 24 (Abb. 1) und bei dem seitlichen Spalt 25 (Abb. 3 und 6), wo das austretende Spaltwasser den Ausfluß des Hauptstrahls stören könnte und das Auftreten von Anfressungen zur Folge hätte. An diesen Stellen soll der Verschluß daher möglichst gut dichten. Längs der Kante 24 der Stirnwand 27 des Segments 8 wird dies z. B. dadurch erreicht, daß eine «elastisch ausgebildete Dichtung in Gestalt von profilierten Gummileisten 26 den Spalt 24 durch den Wasserdruck selbsttätig abdichtet.

Die Seitenspalten 2 s können z.B. durch eigens zu diesem Zweck ausgebildete Leisten 28 (Abb. 6) abgedichtet werden, die selbsttätig durch den Druck des durch die kleinen Öffnungen 30 und 31 in den Kanal 29 eintretenden Wassers angepreßt werden.

Um wähnend des Bewegungsvorganges die Reibungswiderstände dieser Dichtungsleisten nicht überwinden zu müssen, ist es zweckmäßig, den Kanal 29 mit dem drucklosen Raum zu verbinden, z. B. durch einen Kanal 3²-33-34 (Abb. 1), der bei geöffnetem Schieber 35 (Abb. 2) ins Freie führt, so daß die Dichtungsleiste entlastet und die Reibung beseitigt wird. In ähnlicher Weise kann auch die Dichtung 26 ausgebildet werden.

Durch die beiden Dichtungen 26 und 28 ist der ganze Verschluß genügend abgedichtet. Das Wasser kann ohne weiteres in den Raum des walzenförmigen Hauptkörpers gelangen, während das Austreten von Leckwasser aus dem Verschlußkörper durch die Leisten und 28 verhindert wird. Es wird noch bemerkt, daß die beschriebene Dichtungsart nur zur Vervollständigung der Beschreibung dient, aber keinen Bestandteil der Erfindung bildet.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Abwälzreglungsverschluß für Druckrohrleitungen, insbesondere für Grundablässe von Talsperren, gekennzeichnet durch einen im Querschnitt rechteckigen Ausflußkanal, der durch ein bzw. zwei gegeneinander gerichtete segmentförmige 9^ΰ Verschlußglieder (8) absperrbar ist. Zwischen jedem Verschlußsegment (8) und dem Anfangsquerschnitt (3-3) des A-usflußkanals ist eine federnd nachgiebige Leitplatte (7) angeordnet, die bei vollständig geöffnetem Verschluß auf einer mit dem Gehäuse (1) des Verschlußkörpers fest verbundenen gekrümmten Abwälzbahn (5) aufliegt, von welcher sie sich nach Maßgabe des Schließvorganges 1°° abwickelt, derart, daß der Übergang der den Wasserstrahl führenden Flächen von dem Anfangsquerschnitt (3-3) bis zum Ausflußquerschnitt bei jeder Öffnungsweite des Verschlusses allmählich verläuft. i°5

2. Abwälzreglungsverschluß nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da'ß die die Kanalwand bildende Fläche des Verschlußsegments (8) eben oder gekrümmt ausgebildet ist und an der Übergangsstelle no zu der federnd nachgiebigen Leitplatte (7) eine gemeinsame Tangente mit dieser aufweist.

3. Abwälzreglungsverschluß nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Vermeidung des Ablösens des Wasserstrahls von der Wandung der Durchflußquerschnitt bei voll geöffnetem Verschluß sich vom Anfang bis zur Ausmündung allmählich verringert. isu

4. Abwälzreglungsverschluß nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß an den Yerschlußsegmenten (8) Antriebshehel (12) angreifen, die auf Antriebswellen (11) aufgekeilt sind; bei Verwendung von zwei Verschlußsegmenten (8) werden diese mit gleicher Winkelgeschwindigkeit bewegt.

5. Abwälzreglungsverschluß nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht zu den federnd nachgiebigen Leitplatten (7) angeordneten Seitenwände (6), die den allmählichen Übergang des Ausflußkanals innerhalb des Bereiches der Abwälzbahn (5) bilden, auswechselbar sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen