DE858178C

DE858178C - Hahn oder Drehschieber, insbesondere mit kugelfoermigem Verschlussstueck

Info

Publication number: DE858178C
Application number: DEE1787D
Authority: DE
Original assignee: Escher Wyss Maschinenfabriken AG
Current assignee: Sulzer Escher Wyss GmbH
Priority date: 1943-07-15
Filing date: 1944-06-24
Publication date: 1952-12-04

Description

Hahn oder Drehschieber, insbesondere mit kugelförmigem Verschlußstück Uin den Drehkörper von Hähnen und Drehschiebern, also z. 13. von Kugelschiebern, wie sie als Absperrorgane bei Wasserkraftanlagen in die Rohrleitungen eingebaut werden, zu betätigen, d. h. zu öffnen und zu schließen, sind große Antriebsmomente von einem entsprechendenAntriebsinechanismus auf die `Felle des Kugelschiebers zu übertragen. Die Kräfte, «-elche die auf den Dreh--körper des Schiebers wirkenden hydraulischen Momente erzeugen, rühren zum Teil von der komplizierten L'tnströmung des Drehkörpers her. Sie sind durch die verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten an den verschiedenen Stellen des Schiebers und der dadurch verursachten ungleichen Drtickverteilttiig bedingt und können je nach dein Öffnungswinkel des Drehkörpers sehr verschieden sein.
1n Fig. i der Zeichnung ist z. $. die Druckverteilung im mittleren Längsschnitt eines Kugelschiel>erdrehkörpers bei einem- Öffnungswinkel von to°@ dargestellt. In diese Figur sind die vier 1lomentanteile 1L11, N12, 1113 und 1114 eingezeichnet, aus denen sich das auf demDrehkörper einwirkende hydraulische Moment ergibt. In Fig.2 ist die Kurve des Momentkoeffizienten K in Funktion des öffnungswinkels eingetragen. Dieser Figur läßt sich entnehmen, daß der Koeffizient K für Öffnungswinkel des Drehkörpers von 7 bis 1ö° sehr ausgeprägte Spitzenwerte aufweist. Das hängt damit zusammen, daß die Strömung bei teilweiser Öffnung des Drehkörpers im unteren Teil desselben durch dessen scharfe Kante plötzlich stark abgelenkt wird, so daß am Eintritt an der unteren Innenfläche des Drehkörpers eine starke relative Unterdruckbildung entsteht.
Bisher kannte man über die betreffenden Erscheinungen und die damit zusammenhängenden Kräfte recht wenig. Erst auf Grund neuer Unter-Buchungen über die Druckverteilung an. solchen Schiebern hei verschiedenen Betriebszuständen (vgl. »Escher Wyss Mitteilungen« 1942, S. 196) ist man sich erstmalig über die vorstehend dargelegten Vorgänge an Kugelschiebern klargeworden.
Zweck der Erfindung ist nun, einen Hahn oder Drehschieber, insbesondere mit kugelförmigem Verschlußstück für flüssige oder gasförmige Strömungsmittel, zu schaffen; zu dessen Betätigung bei vollkommener Betriebssicherheit ein möglichst kleines Antriebsmoment nötig ist. Je kleiner aber das hydraulische Moment ist, das von den Wasserkräften auf den Drehkörper ausgeübt wird, desto kleiner können auch der Antriebsmechanismus, die Wellen, Ölpumpen u. dgl. gehalten werden, was zu wesentlichen Einsparungen an Material und zur Verbilligung des Betriebes führt. Durch Versuche wurde festgestellt, daß das bei der Verstellung des Drehkörpers eines Kugelschiebers zu überwindende maximale Drehmoment ganz bedeutend, und zwar bis auf ein Drittel des früher als unvermeidlich angesehenen vermindert werden kann, wenn dafür gesorgt wird, daß die relativen. Unterdruckgebiete an der strombestrichenen Innenfläche des Kugelschieberdrehkörpers möglichst verkleinert werden. Vor allem ist es wichtig, ...daß der relative Unterdruck, welcher' sich bei der Drehkörperstellung mit maximalem hydraulischem Moment auf der Innenseite des Drehkörpers vorn bildet, verkleinert wird. Dieser relative Unterdruck ist nämlich die Hauptursache des großen hydraulischen Moments.
Um den erwähnten Feststellungen Rechnung zu tragen, weist der Drehkörper eines Hahnes oder Drehschiebers, insbesondere mit kugelförmigem Verschlußstück für flüssige oder gasförmige Strömungsanittel;_ gemäß :vorliegender Erfindung an dem beim Schließen gegen die Strömungsrichtung bewegten Teil seiner Eintrittskante bzw. in dessen Randgebiet Durchbrechungen (Einschnitte bzw. durchgehende Bohrungen) auf, die bei Zwischenstellungen des Drehkörpers aus überdruckgebieten außerhalb des Drehkörpers in an dessen strombestrichenen Innenflächen vorhandene Überdruckgebiete überleiten, so daß das auf den Drehkörper wirkende resultierende hydraulische Moment herabgemindert wird. Zweckmäßig kann dabei im Drehkörper ein Hohlraum vorgesehen sein, der durch eine Gruppe von Bohrungen im Drehkörper mit an der strombestrichenen Innenfläche des Drehkörpers vorhandenen Unterdruckgebieten und ferner durch eine zweite Gruppe von Bohrungen im Drehkörper mit an jener Innenfläche vorhandenen Überdruckgebieten verbunden ist. In derZeichnung sindverschiedeneAusführungsformen des Erfindungsgegenstandes beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 3 einen mittleren Längsschnitt durch einen Kugelschieberdrehkörper, bei dein der untere Teil der Eintrittskante zackenförmig ausgebildet ist, und Fig. ,4 und 5 zeigen mittlere Längsschnitte durch Kugelschieberkörper, in denen zum Druckausgleich ;in ihrer strombestrichenen Innenfläche Öffnungen \orgesehen sind.
In Fig.3 bezeichnet i den Drehkörper eines Kugelschiebers, dessen übrige Teile der Einfachheit halber nicht dargestellt sind, und 2 ist eine Leitung, in die der Kugelschieber eingebaut ist und die vom Wasser in Richtung des Pfeiles A durchströmt wird. In dem Teil des Drehkörpers, der beim Schließen des letzteren gegen die Strömungsrichtung bewegt wird, sind am unteren Ende der Eintrittskante 3 Zacken 4 vorgesehen. Durch diese Zacken 4 wird in den Zwischenstellungen des Drehkörpers i eine Strömungsablösung im unteren, vorderen Teil dieses Körpers i gebrochen, so daß dort ein verkleinerter Unterdruck auftritt.
Bei dem in Fig. 4 gezeigten Drehkörper 5 sind im vorderenTeil der Drehkörperhälfte, welche beim Schließen des Drehkörpers gegen die Strönnungsrichtung bewegt wird, durch Kanäle 6 gebildete Öffnungen vorgesehen, durch die in Zwischenstellungen des Drehkörpers 5 Wasser aus einem Überdruckgebiet 7 in Unterdruckgebiete an der strombestrichenen Innenfläche des Drehkörpers 5 strömen kann.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Kugelschieberdrehkörper 8 ist in dessen Wand ein Hohlraum g vorgesehen, der durch eine Gruppe von Öffnungen io mit einem Unterdruckgebiet an der strombestrichenen Innenfläche des Drehkörpers 8 und durch eine weitere Gruppe von Öffnungen 1i mit einem Überdruckgebiet im Innern des Drehkörpers 8 in Verbindung steht. Durch die Öffnungen io und i i sowie den Hohlraum g kann nun Flüssigkeit aus einem Überdruckgebiet nach einem Unterdruckgebiet strömen, wodurch hohe relative Unterdrücke an der strombestrichenen Innenfläche des Drehkörpers 8 verkleinert werden.
Hähne und Drehschieber nach der Erfindung lassen sich sowohl in hydraulischen als auch Gasleitungen einbauen.

Claims

PATEN TA NSPRI. CHE: i. Hahn oder Drehschieber, insbesondere mit kugelförmigem Verschlußstück für flüssige oder gasförmige Strömungsmittel, dadurch gekennzeichnet, <laß der Drehkörper (1, 5, 8) an dem beim Schließen gegen die Strömungsrichtung bewegten Teil seiner Eintrittskante bzw. in dessen Randgebiet Durchbrechungen (Einschnitte 4 bzw. durchgehende Bohrungen 6, 1o) aufweist, die bei Zwischenstellungen des Drehkörpers (1, 5, 8) Strömungsmittel aus Cberdruckgebieten außerhalb des Drehkörpers in an dessen strombestrichenen Innenflächen vorhandene Unterdruckgebiete überleiten, so da8 das auf den Drehkörper (i, 5, 8) wirkende resultierende hydraulischeMoment herabgemindert wird. z. Hahn oder Drehschieber, insbesondere nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Drehkörpers (8) ein Hohlraum (9) vorgesehen ist, der durch eine Gruppe von öffnungen (io) im Drehkörper mit an der strombestrichenen Innenfläche des Drehkörpers vorhandenen Unterdruckgebieten und ferner durch eine zweite Gruppe von Öffnungen (i i) im Drehkörper mit an jener Innenfläche vorhandenen Überdruckgebieten verbunden ist.