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Mehrweghahn mit kugelförmigem Gehäuse In hydroelektrischen Zentralen,
in denen zwei oder mehrere Turbinen von einer gemeinsamen Hauptleitung aus gespeist
werden, endet diese Leitung stromabwärts in einem besonderen Endstück, Kollektor
genannt, der die notwendigen Abzweigungen zur Verbindung der Hauptleitung mit den
Turbinen trägt. Wenn die Hauptleitung zwei Turbinen speist, dann erhält der Kollektor
häufig die Gestalt eines Y-Stückes. Wenn die Hauptleitung mehr als zwei Turbinen
speist, dann erhält der Kollektor allgemein die Gestalt eines absatzweise verjüngten
Rohres mit hintereinanderliegenden Abzweigungen.
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Man versucht, den Druckabfall in diesen Y-Stücken und Abzweigungen
herabzusetzen, indem man nach Möglichkeit den Ablenkungswinkel der strömenden Flüssigkeiten
vermindert und dadurch, daß man scharfe Winkel und Unebenheiten der inneren Wände
vermeidet, welche Wirbel verursachen.
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Diese Notwendigkeiten führen für die Abzweigungsstücke zu ungünstigen
Formen hinsichtlich ihres Widerstandes bei innerem Druck, so daß sie von außen durch
Rippen und andere Mittel verstärkwerden müssen, welche die Herstellungskosten erheblich
erhöhen, besonders bei sehr hohem Innendruck.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, hat man Kollektoren mit Abzweigungen
in Kugelform hergestellt, welche Form besonders geeignet ist für hohe Innendrücke,
wobei das Y-Abzweigungsstück in dieser Kugel untergebracht ist. Das Y-Stück ist
mit kleinen öffnungen durchbohrt, so daß innerhalb und außerhalb des Y-Stückes derselbe
Druck
herrscht. Dadurch ist letzteres keinem Druck ausgesetzt und
stellt ausschließlich ein Führungsmittel der Flüssigkeit dar und verbindet die Abzweigungen
des Kollektors, wobei es die scharfen Winkel und tote Ecken vermeidet, die sonst
beim Durchströmen einer einfachen Kugel auftreten würden.-Diese Konstruktion ist
wirtschaftlich und logisch, da die Kugel die beste Raumform für die Aufnahme von
Innendrücken darstellt und da das Y-Stück von ganz leichter Ausführung sein kann.
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Andererseits ist es üblich, in Anlagen mit mehreren Turbinen auf den
Anschlußstücken des Kollektors mit den Turbinen Absperrorgane vorzusehen, welche
es ermöglichen, eine oder mehrere der Turbinen von der Hauptleitung abzuschalten.
Diese Absperrorgane ermöglichen einerseits die Abschaltung einer Turbine im Fall
einer eventuellen Betriebsstörung ihrer Regelungsvorrichtung und andererseits eine
Turbine abzuschalten für ihre Instandhaltung, ohne dabei die Hauptleitung entleeren
zu müssen.
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Unter den verschiedenen Typen von Absperrvorrichtungen, welche in
diesem Zusammenhang gebraucht werden, insbesondere für hohe Gefälle, sind die sogenannten
rohrförmigen drehbaren und die kugelförmigen zu nennen, die einen Kugelkörper enthalten,
der zwei zylindrische Öffnungen an diametral gegenüberliegenden Stellen aufweist
und einen Verschluß in Form eines inneren zylindrischen Rohres, das außen mit zwei
Zapfen und einem kreisförmigen Schild versehen ist, das in einer zur Achse des Rohres
und der Zapfen parallelen Ebene angeordnet ist. In Öffnungsstellung fließt die Flüssigkeit
kontinuierlich durch das Rohr: Das Öffnen und Schließen der Absperrvorrichtung «-erden
bewirkt durch Umdrehung des Verschlusses um 9o' um seine Zapfen. In Verschlußstellung
befindet sich das Schild gegenüber der Eingangs-oder Ausgangsöffnung der Absperrvorrichtung
und schließt den freien Durchflußquerschnitt für die strömende Flüssigkeit. Die
Abdichtung wird gewährleistet durch eine ringförmige, axial bewegliche Dichtung,
die den Spielraum zwischen der kugelförmigen Umhüllung und dem Schild abschließt.
, Diese Art von Absperrvorrichtungen vereinigt. die Vorteile, die sich aus einem
glatten Durchflußquerschnitt mit einer Körpergestaltung ergeben, die besonders günstig
für Innendrücke ist und eine praktisch absolute Abdichtung ergibt.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß man in einer hydroelektrischen
Anlage mit mehreren von einer gemeinsamen Hauptleitung gespeisten Turbinen vorsehen
muß : a) einen Kollektor, der die Hauptleitung mit jeder Zuführungsleitung zu den
Turbinen verbindet und b) eine Absperrvorrichtung vom rohrförmigen drehbaren oder
kugelförmigen Typ, die es gestattet, eine Turbine von der Hauptleitung abzuschalten.
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Aber diese Einrichtungen sind teuer, und in vielen Fällen ist es überflüssig,
eine eigene Absperrvorrichtung für jede Turbine vorzusehen. Wenn daher z. B. ein
Wechselstromgenerator von zwei Turbinen angetrieben wird, die durch die gleiche
Hauptleitung gespeist werden, dann würde eine einzige Absperrvorrichtung genügen,
besonders in dem häufigen Fall, wo der Antrieb des Wechselstromgenerators nicht
nur durch eine Turbine erfolgen soll.
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Die Erfindung hat einen Mehrweghahn zum Gegenstand, der sich in besonderer
Weise für die beschriebenen Zwecke eignet. Dieser Mehrweghahn, der ein kugelförmiges
Gehäuse zum Verbinden einer Hauptleitung mit mindestens zwei Ableitungen aufweist,
ist dadurch gekennzeichnet, daß das als Rohrabzweigstück ausgebildete Hahnküken
um eine Achse drehbar ist, die in der Ebene der Ableitungsechsen liegt und senkrecht
zurHauptleitungsachse steht, wobei durch diese Drehung sämtliche Ableitungen gleichzeitig
geschlossen werden können. Auf diese Weise wird es möglich, die einem Absperrorgan
für die geschilderten Zwecke zukommenden Aufgaben in einer baulich wie funktionell
besonders einfachen Weise zu lösen, ohne daß es einer Mehrzahl teurer Absperrvorrichtungen
bedürfte; die bei manchen Anlagen überhaupt nicht benötigt würden.
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Die Zeichnung zeigt schematisch und beispielsweise eine Ausführungsform
der Erfindung.
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Fig. i ist eine Schnittansicht gemäß Linie I-I nach Fig. 3, welche
die Absperrvorrichtung in geöffnetem Zustand zeigt; Fig.2 ist eine Schnittansicht
ähnlich der nach Fig. i, welche die Absperrvorrichtung in geschlossenem Zustand
zeigt; Fig. 3 ist eine Schnittansicht gemäß Linie III-111 nach Fig. i ; Fig. q.
ist eine Schnittansicht gemäß Linie IV-IV nach Fig. 2.
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Nach der Zeichnung besteht das Abzweigorgan oder Y-Stück aus einer
kugelförmigen Hülle i, welche mit Öffnungen 2 und 3 versehen ist, die mittels Flansche
q. und 5 an den Flanschen 6 und 7 einer Hauptleitung .P und zwei Speiseleitungen
A befestigt sind. Diese kugelförmige Hülle trägt außerdem zwei Lager 8, in welchen
Zapfen 9, die einen rotierenden Körper tragen, drehbar sind. Letzterer besteht aus
einer Führung io, die für einen kontinuierlichen Durchfluß zwischen den Öffnungen
2 und 3 sorgt, und trägt ein Absperrorgan aus einem Schild i i. Dieser hat einen
Sitz 12; der in der einen Stellung des drehbaren Körpers (Fig. q.) mit einem Dichtungsring
13 zusammenwirkt, der in der Öffnung :2 angeordnet ist. Dieser Ring besteht aus
einem Stück mit einem ringförmigen Körper 14., welcher in einer ringförmigen Ausnehmung
in der Wand der Öffnung untergebracht ist, und bildet mit den Wänden dieser Ausnehmung
zwei Räume 15 und 16. Die ringförmige Oberfläche 17 der Verbindungsstelle zwischen
der Stirnfläche des Dichtungsrings 13 und der Stirnfläche der Wände der Öffnung
2 ist kleiner als die ringförmige Oberfläche des Körpers 1¢ in dem Raum 16. Letzterer
ist durch eine Leitung 18, die mit einer Steuerungsvorrichtung versehen ist, entweder
mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeitsquelle
oder mit der
Atmosphäre verbunden, Zoobei der Raum 15 mit dem Abfluß durch eine Leitung 22 verbunden
ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Wie
aus der Zeichnung hervorgeht, kann der bewegliche Teil mit Hilfe eines nicht dargestellten
Betätigungsorgans, welches mit einem der Zapfen 9 mechanisch verbunden ist, verstellt
werden, so daß er wahlweise in eine der abgebildeten Stellungen gebracht werden
kann. Für eine dieser Stellungen (Fig. i und 3) verbindet die Führung die Öffnung
2 mit den Öffnungen 3, so daß die Flüssigkeit aus der Hauptleitung P in die beiden
Leitungen A strömt. Die Übergangsstellen i9, die zwischen den Enden dieser Führung
und den Enden der Wände der Öffnungen 3 liegen, verbinden den inneren Raum dieser
Leitungen und der Führungen mit dem Raum 2o, der sich zwischen der Führung und der
Umhüllung befindet. Daher füllt sich dieser Raum mit Flüssigkeit, und es herrscht
darin derselbe Druck wie in der Leitung.
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Um die Leitungen A von der Hauptleitung P zu trennen, braucht man
nur die Führung io um einen Winkel von 9o° zu drehen, wobei der Schild i i in die
in der Fig. 2 gezeigte Stellung gelangt und die Leitung 2 sperrt. Indem man den
Ringraum 16 mit dem Abfluß verbindet, erreicht man, daß der Dichtungsring 13 sich
unter dem Druck der Flüssigkeit auf die Fläche 17 gegen den Sitz i2 legt.
Daher wird die Hauptleitung P vollkommen abgesperrt.
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Um die Leitungen A mit der Leitung P zu verbinden, genügt es, die
Betätigung in umgekehrter Richtung vorzunehmen, wobei man Sorge dafür tragen muß,
daß der Ring 13 von seinem Sitz i2 abgehoben wird, dadurch, daß man den Raum 16
unter Druck setzt. Die Druckflüssigkeitsquelle, die benötigt wird, um diesen Raum
zu füllen, kann von der Leitung P gebildet werden. Denn die Oberfläche des Körpers
14 in dem Raum 15 ist größer als die Oberfläche 17; daher ist der Druck auf diese
Fläche größer als der Druck auf die Fläche 17, selbst wenn der Druck der Flüssigkeit,
der auf die beiden Flächen wirkt, der gleiche ist.
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Aus vorstehendem ersieht man, daß die beschriebene Verteilungsvorrichtung
gleichzeitig eine Absperrvorrichtung bildet, welche es ermöglicht, auf die sonst
in den beiden Leitungen A angeordneten Absperrvorrichtungen zu verzichten, wobei
die technischen Vorteile sowohl der kugelförmigen Abzweigung als auch der kugelförmigen
Absperrung erhalten bleiben. -Die Ausführungsformen des Abzweigorgans können den
verschiedenen Forderungen angepaßt werden. So könnte man ohne weiteres ein Verteilungselement
vorsehen, das eine Hauptleitung P mit drei und mehr Ableitungen A verbindet.
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In den modernen hydroelektrischen Anlagen sieht man häufig oberhalb
jeder Absperrvorrichtung ein Sicherheitsabsperrorgan vor. In einem solchen Fall
kann man z. B. die beschriebene Vorrichtung als Sicherheitsvorrichtung benutzen
und außerdem in jeder Leitung A die übliche Absperrvorrichtung vorsehen. Man kann
ferner den beweglichen Körper der beschriebenen Vorrichtung mit zwei zusätzlichen
Schilden versehen, die so angebracht sind, daß sie in Absperrstellung (Fig. 2) gegenüber
den Leitungen A stehen. In diesem Fall können die Öffnungen 3 je mit einem Dichtungsring
ähnlich dem Ring 13 versehen werden, welcher aus einem Stück mit einem ringförmigen
Körper besteht, der in einer Ausnehmung der Wand in der Öffnung angebracht ist,
und mit den Wänden dieser Ausnehmung zwei Räume bildet, von denen der eine abwechselnd
unter Druck gesetzt oder mit dem Abfluß verbunden wird, während der andere ständig
mit dem Abfluß in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform bildet der Schild
i i mit dem Dichtungsring i3 ein Sicherheitsabsperrorgan, der es ermöglicht, eine
Überholung der Absperrvorrichtung der Öffnungen 3 vorzunehmen, ohne dabei die Hauptleitung
P entleeren zu müssen.