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Druckabhängiges selbsttätiges Absperrorgan in Rohrleitungen Zusatz
zum Patent 670328 Im Hauptpatent ist ein druckabhängiges selbsttätiges Absperrorgan
in Rohrleitungen beschrieben, insbesondere als selbsttätige Anlaufvorrichtung für
Kreiselpumpen mit einem Kraftkolben, der Übereinen Steuerkolben und Ventile mit
der Rohrleitung vor und hinter dem Verschluß verbunden ist. Das Kennzeichen besteht
darin, daß der einmal durch Druckimpuls eingeleitete Öffnungs- , oder Schließvorgang
des Kraftkolbens durch Veränderung der Rohrleitungsdrücke innerhalb der Steuergrenzen
nicht unterbrochen werden kann, sondern bis zum Erreichen der Endstellung durchgeführt
wird.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt- eine weitere Verbesserung eines
derartigen Absperrorgans, und zwar in der Richtung, daß nicht mehr, wie im- Ausführungsbeispiel
des Hauptpatents gezeigt, zwei Verbindungsleitungen für die Steuereinrichtung mit
der Rohrleitung zum Messen des Differenzdruckes vor und hinter dem Verschluß erforderlich
sind, sondern nur noch eine Verbindungsleitung. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß mit Hilfe des Steuerkolbens und der Ventile die Differenzdrücke für
den Kraftkolben durch den Rohrleitungsdruck und die Atmosphäre bzw. einen Unterdruck
gebildet werden. Dadurch, daß die eine oder andere Seite des Kraftkolbens mit der
Atmosphäre, die andere Kraftkolbenseite mit dem Druckmittel in der Rohrleitung in
Verbindung gebracht wird, wird gleichzeitig der Vorteil erzielt, daß das Absperrorgan
unabhängig von der Strömungsrichtung gesteuert werden kann.
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Es wird weiterhin bei der Erfindung der Vorteil erreicht, daß es möglich
ist, die Grerizen für die Umsteuerdrücke, die das Öffnen und Schließen des Absperrorgans
bewirken, beliebig festzulegen und gleichzeitig zu vermeiden, daß die Umsteuergrenzen
durch eine veränderliche Reibung der Steuerkolben, Kolbenstangen, Wandungen, Zylinder
oder Stopfbuchsen infolge des Versetzens der Verunreinigungen des Wassers mit der
Zeit unscharf werden.
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In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
dargestellt. Fig. z zeigt die Gesamtanordnung des Kraftkolbens mit der Steuereinrichtung.
Fig. a eine Ansicht von oben darauf, Fig. 3 einen Querschnitt durch die Steuereinrichtung
mit Kraftkolben und einem anderen Absperrorgan und .
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F'ig. 4. einen Schnitt durch die Steuereinrichtung und den Nebenauslaß
senkrecht zur Bildebene nach Fig. 3.
Das Absperrorgan in der Rohrleitung
R. das in Fig. i als gesteuerte Rückschlagklappe und in Fig. 3 als Keilschieber
wie im Hauptpatent gezeichnet ist, wird von dem Kraftkolben K bewegt, der mit der
Steuereinrichtung St durch die Rohrleitungen rl,o und r;
und die nuerschnittsregulierung
für die Kolbengesch,vindigkeit in Nähe der Schließstellung v4 und r; verbunden ist.
Die Steuereinrichtung St steht nur über die Verbindungsleitung r, unter dem Druck
der Rohrleitung R und über den Rohransatz r-,1 unter dem Druck der Atmosphäre oder,
wenn eine Rohrleitung sich daran anschließt, unter dein in dieser Rohrleitung herrschenden
Unterdruck. Um die Rohrleitung R von Stößen zu .entlasten, ist noch ein Nebenausl.aßventil
V vorgesehen, dessen Betätigungsvorrichtung G über die Rohrleitung r,2 mit der Steuereinrichtung
St verbunden ist.
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Im einzelnen ist die Steuereinrichtung St
wie dies die Fig.
3 und d. zeigen ausgebildet. Es ergibt sich eine einfache Konstruktion und damit
eine größere betriebliche Sicherheit als die im Hauptpatent dargestellte. Der Steuerkolben
a., und der Schieberkolben a3, die die Ventile nach dem Hauptpatent ersetzen, sind
in dem unter Rohrleitungsdruck stehenden Zylinder ZY vereinigt und durch -die Ventilzwischenwand
vw voneinander getrennt. Entsteht vermittels des Druckwasseranschlusses in der Rohrleitung
r, ein erhöhter Druck, so wirkt dieser zunächst auf .den Steuerkolben a, in der
Weise, daß dieser so weit zurückgedrückt wird, bis die Spannung der Feder f1 gleich
groß ist. Nach einer gewissen Wegstrecke nimmt der Stift p, den Bolzen
11 und damit den Abschlußkegel v, mit. Dieser tote Weg ist abhängig von der
Länge des Schlitzes cs und bestimmt das Maß des Auseinanderrückens der Steuergrenzen
für das Öffnen und Schließen des Kraftkolbens. Mit dein Lösen des Abschlußkegels
v1 von seinem Sitz v,o in der Ventilzwischenwand vw vergrößert sich die auf den
Kolben a, wirkende Irraft entsprechend der durch den Sitz abgedeckten Fläche. Der
Abschlußkegel v, fällt zurück, bis er durch das Anschlagen des Stiftes p, an das
andere Ende des Schlitzes c3 begrenzt wird. Sobald das Druckwasser durch den Durchlaß
vio treten kann, wird durch dieses die Kraft der Fader f4 überwunden und der Schieberkolben
a3 in die obere Endlage gebracht. Der geringe Druckabfall unterhalb des Kolbens
a3, der .durch die relativ sehr enge Bohrung bs mit der Atmosphäre in Verbindung
tritt, spielt dabei praktisch keine Rolle. 1@Iit Erreichen der oberen Endstellung
ist die Unisteuerung durch den Kolben a3 erfolgt. Der untere Raum des Kraftkolbens
ist nunmehr über dieRohrleitungen r,, ,bzW. 1-;, die Eindrehung I des Steuerkolbens
u., mit der Rohrleitung r, bzw. R, also der Cberdruckseite, verbunden. Der obere
Raum des Kraftkolbens ist über die Rohrleitungen r,o, die Eindrehung II des Steuerkolbens
a3 mit der Rohrleitung r11, d. h. mit der Atmosphäre oder der Unterdruckseite, verbunden.
Dadurch wird das Öffnen des Absperrorgans bewirkt. Das Absperrorgan verharrt so
lange in dieser ƒffenstellurig, bis der hydraulische Druck in der Rohrleitung
R unter die untere Umsteuergrenze heruntergeht.
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In diesem Falle des nicht genügenden Drukkes in der Rohrleitung r
bzw. r, drückt die Feder f, den Kolben a, nach oben, der Abschlußkegel v, verschließt,die
Öffnung v,, die Feder f,, drückt den Kolben a3 nach unten, wobei das im Raum unterhalb
des Kolbens a.., befindliche Druckmittel, z. B. Druckwasser. durch die Bohrung b3
und die Rohrleitung r" in die Atmosphäre entweicht. Der Steuerkolben verbindet in
dieser Stellung den oberen Raum des Kraftkolbens K über die Rohrleitung r1, die
Eindrehung 1I des Steuerkolbens a3 mit der Rohrleitung r-, bzwr R, also dem Druckmittel.
Der untere Raum des Kraftkolbens steht über die Rohrleitungen j-; bzw. r5, die Eindrehung
I des Steuerkolbens a3 mit der Rohrleitung r11, also mit der Atmosphäre bzw. Unterdruckseite,
in Verbindung. Dadurch wird das Schließen des Absperrorgans bewirkt.
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Es ist in Fig. 3 weiterhin dargestellt, wie das Schließen unabbän;gig
vom vorhandenen Druck willkürlich eingeleitet «-erden kann. indem mittels einer
Stoßstange w, das Ventil v12 von Hand oder von ferne durch einen Magneten M, geöffnet
wird und somit der Raum über dem Kolben a, mit der Atinosphäre über die Rohrleitung
r,1 in Verbindung gebracht wird. Der entstehende Druckabfall bringt dann den Abschlußkegel
v, in die Schließstellung. Wird der Kolben a, mit einer Membran j1T zur Trennung
von Druckraum und Atmosphäre versehen, so erhält das zylindrische Gehäuse --y Schrägflächen
FL,
die in den Endstellungen des Kolbens a, der Zeirnbran IN unterdruckseitig
eine feste Anlage geben, um ein Zerplatzen der :Membran zu vermeiden.
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Fig. d zeigt einen Schnitt senkrecht zur B.il,debene der Fig. 3 durch
die Anschlüsse der Rohrleitungen r,o und r7 an das Gehäuse des Steuerkolbens a3
bzw, der Steuer einrichtung St. Um ein langsames Öffnen und ein schnelles Schließen
des Absperrorgans zu bewirken, ist in der Rohrleitung r" eine Zweiwegeleitung r,,
bzw. r13 vorgesehen. Beim Öffnen wird die Kugel Kg durch den auf sie einwirkenden
Strömungsdruck auf ihren Sitz gepreßt, so daß sie die Rohrleitung r-,o verschließt.
Das
Druckmittel kann nur durch die enge Rohrleitung r", deren Weite noch durch die Schraube
Sch eingestellt werden kann, auf den Kraftkolben im Sinne eines langsamen Offnens
wirken. Bei umgekehrter Druckmittelströmung aber wind die Kugel Kg von ihrem Sitz
abgedrückt, und der ganze Querschnitt ,der Rohrleitung rlo steht im Sinne eines
schnellen Schließens zur Verfügung.
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Die Wirkungsweise des N ebenauslaßventils l' für die Rohrleitung im
Zusammenhang mit der Steuereinrichtung St ist folgen:de Beim öffnungsvorgang
ist die Rohrleitung rlo über die Eindrehung II des Steuerkolbens mit der Atmosphäre
bzw. der Unterdruckseite verbunden. Sie wirkt über die Rohrleitung r14, die Eindrehung
III, im Hilfskolben a4, die Rohrleitung r, .auf den Raum über dem Antriebskolben
G. Da der Druck der Rohrleitung R auf die untere Kolbenseite wirkt, wird der Ventilteller
T auf seinen Sitz gepreßt und das Ventil geschlossen gehalten.
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Beim Schließvorgang des Absperrorgans, z. B. durch Stillsetzen der
Pumpe, soll die umkehrende Wassersäule in der Druckrohrleitung R durch das Nebenauslaßventil
einen Ausweg finden, um keinen Rohrschlag entstehen zu lassen, wenn ein anderer
Rohrverschluß vordem Absperrorgan der rückläufigen Wassersäule plötzlich den Weg
versperrt. Der Nebenauslaß bleibt nach Abschluß des Absperrorgans noch mehrere Sekunden
offen, um die Druckwellen in der Rohrleitung ruhig abklingen zu lassen und schließt
dann selbsttätig, wie ,dies jetzt beschrieben werden soll.
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Beim Schließen besteht der Rohrleitungsdruck in der Rohrleitung ylo.
Er drückt wieder über den schon beschriebenen Weg auf den Kolben G. Da derselbe
Druck von der Rohrleitung R auf die andere Seite des Kolbens G wirkt, heben sich
die beiden Drücke auf. übrig bleibt der Druck auf den Ventilteller, der sich infolgedessen
von seinem Sitz entfernt und .den Nebenauslaß zur Atmosphäre öffnet. Das Wasser
aus der Rohrleitung R fließt dann als Verlustwasser nur einige Sekunden ab, da der
Nebenauslaß sofort durch folgende Steuerung wieder geschlossen wird: Bei der Schließbewegung
des Absperrorgans (Fig. i und 3) wird eine mit dem Kraftkolben gekoppelte Welle
W gedreht, an der eine kräftige Feder f5 befestigt ist, die gegen einen Stift St
drückt. Der Stift ist am Kolben a4 befestigt, der seinerseits unter dem Federdruck
einer schwächeren Feder f, steht. Der Kolben wird dadurch nach rechts gedrückt,
so daß seine Eindrehung III dieRohr-Leitung rl, und rl, nicht mehr miteinander verbindet,
sondern die Rohrleitung rh mit der Rohrleitung r-15, die mit der Rohrleitung r7
über ein Reduzierventil v11 in Verbindung steht. Die Rohrleitung r, ist aber in
der Schließstellung mit der Atmosphäre verbunden. Dadurch kann der Rohrleitungsdruck
wider einseitig auf den Kolben G des Nebenauslasses drücken und diesen schließen.
Das Reduzierventil vll dient dabei dem Zweck, die Zeitdauer des Öffnens des Nebenauslasses
zu bestimmen.