DE842450C

DE842450C - Hydraulischer Widder mit regelbarem Arbeitsventil

Info

Publication number: DE842450C
Application number: DEW3045A
Authority: DE
Inventors: Max Wagner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-07-21
Filing date: 1950-07-21
Publication date: 1952-06-26

Description

Hydraulischer Widder mit regelbarem Arbeitsventil Die bekannten hydraulischen Widder haben den Nachteil, daß sie nicht mit genügender Genauigkeit der von der Natur gespendeten, mit der Jahreszeit wechselnden Wasserströmung in bezug auf die Wassermenge und die Strömungsgeschwindigkeit angepaßt werden können. Es sind zwar Widder bekannt, bei denen der Einlauf durch ein Drosselventil im Querschnitt verändert werden kann. Diese Drosselung des Einlaufs hat jedoch den Nachteil, daß der Querschnitt während der Arbeit kontinuierlich bleibt, so daß er bei geöffnetem Widder zu klein ist und während des Schließvorganges zu groß, um eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit in der Drossel zu erreichen, die für eine hohe 1'umpleistung jedoch unerläßlich ist.
Es sind auch Widder bekannt, deren Ventile aus elastischem Werkstoff bestehen; deren innerer Ventilring mit dem äußeren EinapannTing durch elastische Speichen verbunden ist. Bei diesen Typen soll die Elastizität der Speichen auf den inneren Ventilring einen solchen Zug ausüben, daß der Widder nach dem Schlage öffnet. Abgesehen davon, daß das Material nach kurzer - Arbeitsdauer an Elastizität verliert und sich die Speichen dadurch so verlängern, daß auf den inneren Ventilring kein genügender Zug mehr ausgeübt wird, der den inneren Ventilring gegen den Druck der Wassersäule von der Ventilplatte abheben kann, ist diese Ausführung in keiner Weise verstellbar, und es ist fast unmöglich, die Ventilplatte in Übereinstimmung mit den jeweils gegebenen Wasserverhältnissen zu bringen.
Eine andere Art von hydraulischen Widdern besteht aus einem mit Nuten versehenen Rohr, welches vertikal angeordnet . ist, in dem sich ein Kolben bewegen kann. Dieser Kolben wird bei einsetzender Strömung des Widders durch den dynamischen Wasserdruck gehoben und verschließt mit seiner Oberkante die Nuten in seinem Führungszylinder. Er kann auch mit einem Stempel versehen.. sein, der beim Hub des Kolbens in die Ausflußbohrung eintaucht und dadurch den plötzlichen Verschluß herbeiführt. Abgesehen davon, daß bei dieser Ausführung Metall auf Metall arbeitet und keine Schmierungsmöglichkeit besteht, so hat sie den prinzipiellen Nachteil, daß die Strömungsgeschwindigkeit auf der Ausflußseite des Verschlusses nicht kurz vor dem Schließen stark ansteigt und dadurch auf den Verschluß keine genügend starke Saugwirkung ausübt, welche den dynamischen Druck unterstützt und die für einen Widder unerläßliche Beschleunigung des Schließvorganges erzielt, die für eine Zusammenballung der kinetischen Energie und die dadurch erreichbare Hubhöhe beim Fördervorgang unerläßlich ist. Auch ist diese Ausführung in keiner Weise den verschiedenen Wasserverhältnissen anpaßbar.
Diese Widder, welche dem Stand der Technik entsprechen, werden an Leistung, Funktionssicherheit und Anpassungsmöglichkeit an verscJhiedene Aufgaben und wechselnde Wasserverhältnisse durch das Prinzip dieser Erfindung übertroffen.
Der Widder, der diesen Erfindungsgegenstand bildet, besitzt nicht nur einen großen Durchflußquerschnitt, welcher eine Vermehrung der Arbeitstakte und ein Ansteigen der kinetischen Energie auf die volle Höhe des Gefälles gewährleistet, sondern ist mit einer Reguliervorrichtung ausgerüstet, welche im Steuerorgan selbst angeordnet ist, beim Arbeiten des Steuerorgans zusammen mit dein Hauptdurchflußquerschnitt geöffnet und verschlossen wird und kurz vor dem Schluß die Steigerung der Strömungsgeschwindigkeit herbeiführt, die für den beschleunigten Schluß des Steuerorgans erforderlich ist und die völlige Umwandlung der kinetischen Energie des Gefälles in potentielle Energie herbeiführt, welche den Hub des geförderten Wassers in der Druckleitung bewirkt. Erfindungsgemäß wird weiterhin der Offnungsvorgang des Steuerorgans gesteuert und entsprechend den Wasserverhältnissen reguliert. Hierdurch tritt eine präzise Öffnung des Steuerorgans ein, welche genau mit der Beendigung des Hubs in der Druckleitung einsetzt und durch Federkraft so beschleunigt wird, daß am Ausfluß des Widders sofort ein genügend großer Querschnitt entsteht, welcher dem Durchlauf des Gefällwassers keinen Widerstand entgegensetzt, . so daß dieses ,ohne Verzögerung wieder in Strömung kommt und kinetische Energie aufspeichert.
Die Ausführung mit pendelndem Steuerorgan, dargestellt in Abb. i, besteht aus einem Gehäuse i, auf welches die Ventil- bzw. Ausflußplatte 2 aufgeschraubt ist. Im Hohlraum des Gehäuses i befindet sich das Steuerorgan, welches aus der elastischen Ventilplatte 15, der starren Abdeckplatte 5, dem Regulierschieber 6, der Verbindung dieser Teile durch den Aufschlaghammer 12 sowie der mit dem Regulierschieber 6 in kraftschlüssiger Verbindung stehenden Schaltgabel 8, der Distanzhülse 7 mit Anzeigevorrichtung und der Feststellmutter 30 besteht. Die elastische Ventilplatte 15 ist in einer Tasche des Hohlraumes des Gehäuses i durch den Klemmbock 9 mit der Ventilplatte 2 fest verschraubt in der Weise, daß das Steuerorgan innerhalb des Gehäuses i eine Pendelbewegung ausführen kann. Die Öffnung des Steuerorgans wird innerhalb des Gehäuses i durch den elastischen Anschlag 18 begrenzt. In der Ventilplatte 15 und der Abdeckplatte 5 befinden sich Bohrungen, welche verschiedenen Querschnitt aufweisen und durch Verdrehung des Regulierschiebers 6, der ebenfalls mit entsprechenden Bohrungen ausgerüstet ist, geöffnet, verkleinert oder ganz geschlossen werden können. Die Verdrehung des Regulierschiebers 6 erfolgt durch Verdrehung der Schaltgabel 8, die über den Stift 31 mit dem Regulierschieber 6 im Eingriff steht. Nach erfolgter Einstellung wird die Schaltgabel 8 durch die Feststellmutter 30 festgezogen und dadurch die Einstellung des Regulierschiebers 6 fixiert. Um die Einstellung des Widders von draußen zu erkennen, ist an der Distanzhülse 7, welche die Spannung der Feststellmutter 3o auf die Schaltgabel 8 ,überträgt, ein Zeiger vorgesehen, dem eine Skala auf der Ventilplatte 2 entspricht. Die Ventilplatte 2 besitzt eine zentrale Ausflußöffnung und ist außerdem seitlich durchbrochen, um der Distanzhülse 7 der Schaltgabel 8 freie Bewegungsmöglichkeit zu geben. Beide Öffnungen werden durch die elastische Ventilplatte 15 verschlossen, wenn die Strömung um das Steuerorgan so stark ansteigt, daß es durch die dynamische Kraft des Wassers gegen den Ventildeckel 2 geschlagen wird. Hierbei werden die regulierbaren Bohrungen des Steuerorgans gleichzeitig von dem Ventildeckel 2 verschlossen. Auf dem Ventildeckel 2 ist eine in der Höhe verstellbare Distanzbrücke 3 befestigt, in welcher zentrisch zur Ausflußöffnung des Ventildeckels 2 der Amboß i i geführt ist, der innerhalb der Ausflußöffnung des Ventildeckels 2 mit einem Puffer aus weicherem Material 16 versehen ist. Der Amhoß i i wird durch die Federn i9 unid 20, welche aus Holz oder Metall bestehen können und ebenfalls in ihrer Distang zum Ventildeckel 2 einstellbar sind, federnd in seiner Lage gehalten. Er ist durch die Glocke 4 mit den Federn i9 und 20 verschraubt, welche gleichzeitig den aus der Ausflußöffnung des Ventildeckels 2 ausströmenden Wasserstrahl umleitet.
Liegt das Steuerorgan innerhalb des Gehäuses i an dem Anschlag 18, so bildet sich infolge des Gefälles der Zuleitung eine Strömung, welche zum Teil um das Steuerorgan herumströmt und zum Teil durch die regulierbaren Öffnungen des Steuerorgans hindurchströmt. Diese Strömung ergießt sich durch die zentrale Ausflußöffnung und den seitlichen Durchbruch des Ventildeckels 2 ins Freie. Der Strömungswiderstand des Steuerorgans, dessen Gewicht dem dynamischen Angriff der Wasserkraft entgegengerichtet ist, kann durch Einstellung der Durchflußöffnungen vermittels des Regulierschiebers 6 je nach den Wasserverhältnissen reguliert werden. Je größer die Durchflußöffnungen eingestellt werden, desto größer wird die Durchflußgeschwindigkeit und damit die Druckhöhe und das Fördervolumen des Widders in der Druckleitung, wenn die dynamische Kraft des Wassers durch Druckwirkung auf der Anströmseite und Saugwirkung auf der Abströmseite das Steuerorgan entgegen seinem Gewicht schlagartig gegen die Ventilplatte 2 bewegt. Da die Strömung mit der Verkleinerung des Durchflußquerschnittes während der Schließbewegung des Steuerorgans stark ansteigt, steigt auch die dynamische Kraft des Wassers während der Schließbewegung stark an, so daß diese so beschleunigt wird, daß das Ende des Schließvorganges schlagartig erfolgt, wobei die elastische Ventilplatte 15 einen völligen Verschluß der Ausströmöffnungenherbeiführt. Die kinetische Energie des Wassers wird bei dem plötzlichen Verschluß der Ausströmöffnung durch ein Rückschlagventil in die Druckleitung abgeführt, deren Wassersäule durch den bei der Umwandlung kinetischer Energie in potentielle entstehenden Druckanstieg gehoben wird. Nach Aufzehrung dieser Energie kommt die Strömung in der Zuleitung zum Stillstand, wobei das Steuerorgan durch den Amboß i i, der durch die Federn 2o gespannt ist, entgegen dem Druck der Wassersäule in der Zuleitung durch Beaufschlagung des Hammers i2 aufgestoßen wird. Sobald das Steuerorgan beidseitig von dem Zuleitungswasser umflossen wird, ist der Wasserdruck ausgeglichen, und es fällt durch sein Gewicht gegen den Anschlag 18 des Gehäuses i, worauf das Arbeitsspiel von neuem beginnt.
Die schnelle Öffnung des Steuerorgans, die Regulierung der durch den Widder strömenden Wassermenge und der am Steuerorgan angreifenden dynamischen Wasserkraft ergibt eine volle .Ausnutzung der Energie des Gefällwassers, so daß dieser Widder mit einem besonders hohen Wirkungsgrad arbeitet.
Eine andere Ausführungsform des gleichen Erfindungsgegenstandes, bei welcher die Ventilplatte von den Biegungsbeanspruchungen entlastet ist, zeigt die Abb. z. Bei dieser Ausführung ist das Gehäuse i rohrförmig ausgebildet und durch den Ventildeckel 2, der eine zentrale Ausflußöffnung besitzt, in der Weise verschlossen, daß eine elastische Ventilplatte 13 zwischen dem Gehäuse i und dem Ventildeckel 2 eingeklemmt ist. Der Ventildeckel 2 besitzt ein Joch, in dem ein zentrales Führungsrohr 5, welches zentrisch zu der Ausflußöffnung des Ventildeckels 2 angeordnet ist, fest eingeschrumpft ist. Das Steuerorgan 3, welches die Form eines Ventilkegels hat, gleitet auf dem Führungsrohr 5 und legt sich mit seiner Dichtfläche beim Schließvorgang gegen die Ventilplatte 13. Es hat an seinem Umfang Ausnehmungen, die durch Verdrehung des Regulierschiebers 4, der durch die Schraube io fixiert wird, in ihrem Querschnitt vergrößert oder verkleinert werden können. Das Steuerorgan 3 ist an seinem oberen Umfang mit der Feder 8 versehen, die über die Druckplatte 7 und den aus weicherem Material bestehenden Aufschlagring 6 eine Spannung zwischen dem Joch und dem Ventilkörper 3 erzeugt, wenn der Widder geschlossen ist und die bei ruhendem Zufluß die Öffnung des Steuerkörpers entgegen dem Wasserdruck des Gefällwassers einleitet. In der Ausflußöffnung des Ventildeckels 2 ist ein Stützring 14 eingesetzt, der ein Ausweichen der Ventilplatte 13 bei der Beaufschlagung durch das Steuerorgan in Richtung zur Ausflußöffnung verhindert.
Im Regulierschieber sind elastische Puffer angeordnet (9), die den Öffnungshub des Steuerorgans begrenzen.

Claims

pATENTANSPROCHE: i. Hydraulischer Widder mit regelbarem Arbeitsventil, gekennzeichnet durch verstellbare Querschnitte im Arbeitsventil selbst, die beim Schließen des Arbeitsventils ebenfalls verschlossen werden.
2. Hydraulischer Widder nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliervorrichtung für die Regulierung der Durchflußmenge durch Verstellung und Fixierung der Drosselvorrichtung mittels geeigneter Elemente von außerhalb des Ventilgehäuses und ohne dieses zu öffnen erfolgen kann.
3. Hydraulischer .Widder nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des Steuerventils des Widders durch eine einstellbare Feder erfolgt, welche stärker ist als der auf das Arbeitsventil des Widders einwirkende Druck des Gefällwassers.
4. Hydraulischer Widder nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsweg des Arbeitsventils des Widders durch einen elastischen Puffer im Innern des Ventilgehäuses begrenzt ist.
5. Hydraulischer Widder nach Anspruch i und 3, gekennzeichnet durch ein einstellbares Widerlager zur Begrenzung des Federweges der die Öffnung -des Arbeitsventils einleitenden Feder.
6. Hydraulischer Widder nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsventil alternativ im Ventilgehäuse einseitig pendelnd oder aber zentral zum Ventilgehäuse schwingend angeordnet ist.
7. Hydraulischer Widder nach Anspruch i bis 6 mit pendelndem Arbeitsventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsventil aus einer dem Ventildeckel zugekehrten elastischen Dichtplatte, die gleichzeitig das durch einen Klemmbock in einer seitlichen Tasche des Ventilgehäuses am Ventildeckel befestigte Pendelgelenk bildet, besteht, welche an ihrer Unterseite durch eine harte Verstärkungsplatte, deren' Abmessung größer ist als der Ausflußquerschnitt des Ventildeckels, verstärkt ist, wobei die Verstärkungsplatte zugleich Träger eines Regulierschiebers ist, durch dessen Verdrehung Durchflußöffnungen durch die Ventilplatte und deren Verstärkungsplatte vergrößert oder verkleinert werden können, die sich beim Schließen des Arbeitsventils durch Anlage an den nicht durchbrochenen Teil des Ventildeckels ebenfalls verschließen. B.
Hydraulischer Widder nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Regulierschiebers an der Verstärkung der Ventilplatte durch eine Schaltgabel erfolgt, deren Welle vermittels einer Distanzhülse und einer Feststellmutter am Steuerventil montiert ist und die in der Nähe des Pendelmittelpunktes des Steuerventils angebracht ist und die Ventilplatte durch einen Durchbruch, der zugleich als weitere Ausflußöffnung dient, durchdringt, so daß die Distanzhülse und Feststellmutter bequem zugänglich außerhalb des Ventilgehäuses eingestellt werden kann. g.
Hydraulischer Widder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle der Schaltgabel zur Verstellung des Regulierschiebers ein Zeiger angebracht ist, aus dessen Stellung zu einer auf dem Ventildeckel angebrachten Skala die Einstellung der Regulierung im Innern des Widders von außen ersichtlich ist. i,o.
Hydraulischer Widder nach Anspruch i und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder, welche der Einleitung der Öffnung des Steuerventils dient, mit einem Amboß und einer den Wasserstrahl aufnehmenden Glocke fest verbunden ist, wobei deren Gewicht im Verein mit der Spannung der Feder einen Teil der Schlagenergie des Steuerventils beim Schließvorgang auffängt und dadurch die elastische Ventilplatte von der Härte der Schläge zur Vermeidung von Deformierungserscheinungen und zur Verlängerung ihrer Lebensdauer entlastet. i i.
Hydraulischer Widder nach Anspruch i und 8 bis io, dadurch gekennzeichnet, daß zentral zur Ausflußöffnung des Ventildeckels im Steuerventil ein Hammer angebracht ist, der gleichzeitig als Halterung und Achse des um den Hammer vierdrehbaren Regulierschiebers dient und der beim Schließvorgang des Steuerventils den mit der Öffnungsfeder verbundenen Amboß beaufschlagt.
12. Hydraulischer Widder nach Anspruch i bis 6, gekennzeichnet durch eine zentrale und im rechten Winkel zum Ventildeckel schwingende Anordnung des Steuerventils, dessen Führung aus einem zentralen Rohr besteht, welches in einem jochartigen Bügel des Ventildeckels eingelassen ist, wobei das teilweise hohle Steuerventil auf dem Führungsrohr gleitet.
13. Hydraulischer Widder nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerventil und dem Bügel des Ventildeckels eine einstellbare Feder eingeschaltet ist, welche den Öffnungsvorgang des Steuerventils entgegen dem Wasserdruck des Gefällwassers einleitet.
14. Hydraulischer Widder nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rand des Ventildeckels und des Ventilgehäuses ein elastischer Dichtring eingespannt ist, der eine bessere Abdichtung des Steuerventils beim Schließvorgang des Widders und eine Verringerung des Geräusches bewirkt. .
15. Hydraulis ;her Widder nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausflußöffnung des Ventildeckels ein Stützring eingesetzt ist, der die elastische Dichtung gegen eine Verdrängung in Richtung zur Ausflußöffnung unter der Last des Schlages durch das Steuerventil abstützt, wobei das Steuerventil durch eine Eindrehung vor einer Beaufschlagung des Stützringes auch bei abgenutzter elastischer Dichtung bewahrt ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 244 590.