EP3469155B1 - Absperrorgan und hydrant mit einem derartigen absperrorgan - Google Patents

Absperrorgan und hydrant mit einem derartigen absperrorgan Download PDF

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EP3469155B1
EP3469155B1 EP16751480.1A EP16751480A EP3469155B1 EP 3469155 B1 EP3469155 B1 EP 3469155B1 EP 16751480 A EP16751480 A EP 16751480A EP 3469155 B1 EP3469155 B1 EP 3469155B1
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EP
European Patent Office
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shut
hydrant
valve body
main valve
damping system
Prior art date
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EP16751480.1A
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French (fr)
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EP3469155A1 (de
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Sascha WENGER
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Von Roll Infratec Investment AG
Original Assignee
Von Roll Infratec Investment AG
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Publication date
Application filed by Von Roll Infratec Investment AG filed Critical Von Roll Infratec Investment AG
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B9/00—Methods or installations for drawing-off water
    • E03B9/02—Hydrants; Arrangements of valves therein; Keys for hydrants
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B9/00—Methods or installations for drawing-off water
    • E03B9/02—Hydrants; Arrangements of valves therein; Keys for hydrants
    • E03B9/04—Column hydrants
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/5327—Hydrant type
    • Y10T137/5409—Movable riser actuated valve
    • Y10T137/5415—Reciprocating riser

Definitions

  • the present invention relates to a shut-off device and a hydrant.
  • Hydrants are connected to a water distribution system and represent a fitting for the extraction of water in order to enable the fire brigade as well as public and private users to extract water from the water distribution system.
  • the network pressure in the water distribution system is typically around 6 - 9 bar.
  • Hydrants comprise a riser pipe with an interior and an exterior, the water distribution system usually being connected to the interior via an inlet pipe on the bottom. The water is drawn from the interior via lateral connections.
  • shut-off devices For opening and closing hydrants, shut-off devices are known, which can be arranged in the area or near the inlet pipe.
  • Shut-off elements are, for example, hydrant main valves which comprise an axially adjustable main valve body which can be sealed off with a sealing surface of the hydrant.
  • the main valve body can be sealed off with a main valve seat that can be removed from the hydrant.
  • the main valve body is a sealing element which, in a closed position, seals with the sealing surface of the hydrant and, in an open position, releases a connection between the inlet pipe at the bottom and the interior of the riser pipe.
  • the shut-off element further comprises a valve rod connected to the main valve body, via which the main valve body can be transferred from the closed position to the open position and vice versa.
  • the valve stem is usually arranged axially in the hydrant's riser pipe and can be adjusted manually.
  • a manual rotation is converted into an axial adjustment by means of an actuating element, for example a spindle drive, via which the valve rod and thus the main valve body are guided axially up and down.
  • a problem in the prior art is that pressure surges occur when the hydrant is closed.
  • the intensity of a pressure surge increases with increasingly rapid closure of the shut-off device.
  • the problem of pressure surges often leads to burst pipes in the water distribution system, which has serious consequences.
  • High pressure surges can also cause a fire hose, for example, to burst. Due to the pressure surges, there is also the risk that water can be pushed out of the hose back into the water distribution system, as a result of which dirty water and / or extinguishing foam can get into the drinking water.
  • shut-off device of the hydrant should be closed slowly.
  • the last turn to close the shut-off element should be made slowly, since the greatest change in the amount of water occurs when the valve is almost closed.
  • This measure can be forgotten, for example in the event of an urgent extinguishing operation, or, for example, not at all due to inadequate instructions from the operator was known.
  • the pamphlet U.S. 2,980,125 A shows a shut-off device.
  • shut-off device which does not cause high pressure surges even when it closes quickly. It is also an object of the present invention to propose a hydrant with such a shut-off device.
  • a simple solution creates a shut-off device in which, regardless of the speed at which an operator closes the shut-off device via the actuating element, the main valve body of the shut-off device seals the hydrant at a speed that is almost decoupled from this.
  • the speed at which the main valve body closes with the sealing surface of the hydrant in sealing contact arrives, is slowed down by the damping effect of the damping system, in particular from a position shortly before the closed position, whereby pressure surges are greatly reduced.
  • the main valve body In the open position, the main valve body is pushed forward a little in relation to the valve rod.
  • the damping system is arranged between the main valve body and the lower end of the valve rod or is arranged between the actuating element, for example a spindle drive, and the upper end of the valve rod.
  • the damping system can alternatively be interposed in a section of the valve rod. Furthermore, as an alternative, the damping system can be interposed in the actuating element itself.
  • the actuating element can be coupled to the valve rod at one end and can be configured to convert a torque applied to a further end of the actuating element into an axial movement of the valve rod.
  • the actuating element can include a spindle bearing, a spindle and a spindle nut.
  • Advantages of the present invention include: There are no pressure surges in the hydrant - regardless of the speed at which the hydrant is closed.
  • shut-off device When closing, the main valve body is retracted into the sealing surface of the hydrant at a speed that is almost decoupled from manual operation. This means that the shut-off device is only adjusted with a delay, even with rapid manual closing, and this ensures that the hydrant is slowly shut off or closed.
  • shut-off device The construction of the shut-off device according to the invention is kept particularly simple. In this way, maintenance work is kept to a minimum and the overall costs can therefore be kept low.
  • the damping system can be retrofitted.
  • the damping system only has to be subsequently inserted between the lower end of the valve rod and the main valve body or between the actuating element and the upper end of the valve rod.
  • the damping system can be subsequently inserted in a section of the valve rod.
  • the damping system can be inserted in the actuating element itself at a later date. This enables simple expansion.
  • the damping system works with the pressure difference of the water in the inlet pipe and in the riser pipe.
  • the tensioning force of a compression spring of the damping system exceeds the difference between the forces in the opposite direction, the force difference being generated by the respective pressure difference between the bottom and the top of the main valve body.
  • This compression spring acts on a piston section of the main valve body, which is located in a cylinder space is movably arranged.
  • the piston section of the main valve body is moved axially a little out of the cylinder space of the damping system by means of the tension force from the compression spring.
  • the reducing element allows the adjustment of the flow rate with which the fluid is transferred from the cylinder space into the fluid reservoir.
  • the flow rate can thus advantageously be adjusted.
  • the speed at which the main valve body is to be moved into the closed position can be set.
  • the reducing element can comprise a pin which is inserted a certain distance into a return flow line, so that the cross-sectional area of the return flow line through which the flow can flow is reduced.
  • the fluid must flow through an annular space thus formed between the outer surface of the pin and the inner surface of the return line in the axial direction along the pin.
  • the annular space or cross-sectional area of the return flow line through which the flow can flow can be set by appropriate selection of the outside diameter of the pin and / or the inside diameter of the return flow line. Additionally or alternatively, the length of the path along which the fluid flows through the annular space can be adjusted. For this purpose, the thread can be retracted deeper into the return flow line or moved out. The deeper the pin is moved into the return line, the more the return flow of the fluid from the cylinder chamber into the fluid reservoir is inhibited, with the result that the main valve body is moved into the closed position at a reduced speed.
  • the figures each show a sectional view of a hydrant 100 in different valve positions along with respective enlargements thereof.
  • the hydrant 100 comprises a shut-off device 102, which comprises a valve rod 104 and a main valve body 106, which in FIG Figures 1a, b is brought into sealing contact with a sealing surface 108 of the hydrant 100.
  • the shut-off element 102 further comprises a damping system 110 which, in the embodiment shown in the figures, is interposed between the valve rod 104 and the main valve body 106. In other words, it is Main valve body 106 is axially movably coupled to valve rod 104 via damping system 110.
  • the damping system can be arranged between the actuating element, for example a spindle drive, and the upper end of the valve rod 104 or can be interposed in a section of the valve rod.
  • the damping system can be interposed in the actuating element itself.
  • the actuating element can be able to convert a torque applied to one end of the actuating element into an axial movement of the valve rod.
  • the actuating element can contain a spindle bearing, a spindle and a spindle nut.
  • the respective enlarged views of the figures, ie Figures 1b , 2 B , 3b and 4b show the damping system 110 in greater detail.
  • the hydrant 100 has a hydrant axis AA arranged vertically here.
  • the hydrant axis AA can also be arranged differently from the vertical (not shown).
  • the damping system 110 is designed as a spring-loaded damping system which allows a piston section 114 of the main valve body 106 to be retracted or retracted in the direction of the damping system 110 with reduced or damped movement.
  • the damping system 110 comprises a compression spring 112 which is inserted pretensioned at least between the damping system 110 and the piston section 114 of the main valve body 106.
  • the compression spring 112 applies a compressive force between the damping system 110 and the piston section 114 of the main valve body 106.
  • a compressive force is applied to the main valve body 106 for forcing out or extending the piston section 114.
  • the piston section 114 of the main valve body 106 is retracted, as explained in detail below.
  • the main valve body 106 comprises an upper piston section 114.
  • the piston section 114 is a separate component from the main valve body 106, which is connected to the top of the main valve body 106 via a fastening element 116, for example a pin connection 116.
  • the piston portion 114 may be formed integrally with the main valve body 106.
  • the piston section 114 is inserted into a cylinder chamber 118 of the damping system 110 such that it can move axially.
  • a first ring seal 120 is provided, which is preferably inserted into an annular groove of the piston section 114.
  • the damping system 110 further comprises a fluid reservoir 122 which, in the embodiment shown, is received in an interior space of the valve rod 104.
  • the damping system 110 further includes a line body 124 in which an inflow line 126 and a return line 128 are arranged.
  • the inflow line 126 enables a fluid 130 stored in the fluid reservoir 122 to flow into the cylinder chamber 118 reverse direction. This return flow is only possible via the return flow line 128.
  • the fluid 130 flows from the cylinder space 118 via an annular intermediate space 133 which is between an inner surface of a housing section of the Damping system 110 and an outer surface of the line body 124 is formed, and then via an opening 134 or a bore in the line body 124 (or arranged therein) into the return line 128 and flows from there further via the return line 128 into the fluid reservoir 122 annular space 133 serves at the same time to accommodate the compression spring 112.
  • a pin 135 is inserted at least in sections along the length of the reflux line 128.
  • the pin 135 reduces the cross-sectional area of the return line 128 to just an annular space 154 between the outer surface of the pin 135 and the inner surface of the return line 128. Due to this reduced cross-sectional area, the fluid 130 flows back into the fluid reservoir 122 at a greatly reduced flow velocity.
  • the cylinder space 118 can only escape with a delay. Since the fluid 130 is incompressible, the main valve body 106 is consequently only retracted into the damping system 110 at a reduced speed (shock absorber principle).
  • the main valve body 106 advantageously only closes very slowly with the sealing surface 108 of the hydrant 100, namely essentially independently or almost decoupled from the speed at which the valve rod 104 is moved upwards.
  • this reduced speed with which the hydrant 100 is closed pressure surges when the hydrant 100 closes are eliminated or their amplitude is significantly reduced.
  • FIGS 1a, b show that Shut-off element 102 in its closed position. In the closed position, the main valve body 106 is in sealing contact with the sealing surface 108 of the hydrant 100 and the piston section 114 of the main valve body 106 is completely retracted into the damping system 110.
  • Figures 2a, b show the shut-off element 102 in the course of opening. More precisely, the shut-off device 102 is in Figures 2a, b shown in a partially open position.
  • the Figures 3a, b show the shut-off device 102 in a fully open position.
  • the piston section 114 of the main valve body 106 is fully or maximally extended out of the cylinder chamber 118 and the cylinder chamber 118 is filled to the maximum with fluid.
  • the fluid level in the fluid reservoir 122 is lower than in the previous positions.
  • the Figures 4a, b illustrate the transition between the in Figures 3a, b open position shown and the in Figures 1a , b Shown closed position of the shut-off device 102.
  • the shut-off element 102 is not yet completely closed. In this position, water flows under high pressure and at a particularly high speed from the inlet pipe 136 into the riser pipe 138 Figures 2a, b and 3a, b
  • the positions of the main valve body 106 shown in the figure, the pressure which acts on the underside of the main valve body 106 is very much higher than the pressure which acts on the upper side of the main valve body 106.
  • the difference between the force applied to the underside of the main valve body 106 and the force applied to the upper side of the main valve body 106 is much greater than the force difference in the FIGS Figures 2a, b and 3a, b The positions of the main valve body 106 shown here.
  • the compression spring 112 is compressed and the piston section 114 of the main valve body 106 moves back into the cylinder chamber 118.
  • the fluid 130 located in the cylinder chamber 118 flows back into the fluid reservoir 122 via the return flow line 128 at a reduced flow velocity.
  • the main valve body 106 closes with the sealing surface 108 of the hydrant 100 at reduced speed.
  • pressure surges are advantageously avoided or at least greatly reduced in their amplitude.
  • One advantage here is that the main valve body 106 retracts or seals at a speed which is independent of the axial upward movement of the valve rod 104.
  • the shut-off element 102 also closes at a reduced speed when the shut-off element 102 is closed at a speed which, without the damping system 110 placed in between, would have caused a pressure surge with a very high amplitude.
  • a pin head 140 of the pin 135 is provided on its circumference with an external thread which is threadingly engaged with an internal thread of an extension section 142 of the return line 128.
  • the pin head 140 is provided with a slot into which the tip of a screwdriver (not shown) can be inserted. By turning the screwdriver, the pin 135 can thus be retracted or extended further into the return flow line 128.
  • the return flow line 128 and the extension section 142 of the return flow line 128 are sealed from one another in a fluid-tight manner by a second ring seal 144.
  • the extension section 142 is sealed in a fluid-tight manner.
  • An annular guide 146 is preferably provided, which likewise threadingly engages the internal thread of the extension section 142.
  • an outer circumference of the annular guide 146 is provided with an external thread.
  • the annular guide 146 contains an axial bore through which the pin 135 is inserted without play. As a result, the pin 135 is reliably guided axially.
  • the annular guide 146 can be screwed into the extension section 142 until the annular guide 146 comes into contact with the second ring seal 144. Alternatively, the annular guide 146 can be spaced from the second annular seal 144. Furthermore, a third ring seal 148 is provided, which prevents the fluid from escaping directly from the annular intermediate space 133 prevents a possibly existing gap between a section of a housing 156 of the damping system 110 and the outer circumference of the line body 124. When the piston section 114 of the main valve body 106 is extended and retracted, the outer circumference of the line body 124 thus slides a little along the third ring seal 148 in a sealing manner.
  • the fluid reservoir 122 is preferably closed by a cap 150 which seals the fluid reservoir 122 in a fluid-tight manner via a fourth ring seal 152.
  • the cap 150 can be sealingly attached to a fluid storage wall 158 enclosing the fluid storage 122, for example by means of welding;
  • ventilation / venting can be provided, by means of which pressure equalization can be established in an air space in the fluid reservoir 122 and in the external environment, which is preferably present above the fluid 130.
  • the pressure difference between the pressure which acts on the underside of the main valve body 106 (a pressure on the side of the inlet pipe) and the pressure which acts on the top of the main valve body 106 (a pressure on the side of the riser pipe) is reduced . Due to the resulting reduction in the difference in the forces that are applied to the bottom and top of the main valve body 106, the compression spring 112 of the damping system 110 can relax and thus push the main valve body 106 further downward in relation to the valve rod 104 .
  • the damping system 110 is interposed between the main valve body 106 and the valve rod 104.
  • the damping system 110 may be interposed in a portion of the valve rod 104.
  • the damping system 110 can be interposed between an actuating element of the valve rod 104 and the valve rod 104.
  • the damping system can be interposed in the actuating element itself. It is essential here that the main valve body 106 is coupled to the valve rod 104 in an axially damped manner by means of the damping system 110 along the hydrant axis AA.
  • Figures 5a-d each show an enlarged view of the damping system 110 in different positions of the shut-off element (see FIG Figures 1a-4b ).
  • Figure 5a shows the shut-off element in the closed position
  • Figure 5b shows the shut-off element in a partially open position, ie in a transition position from the closed position to the open position
  • Figure 5c the shut-off element in the open position
  • Figure 5d shows Figure 5d the shut-off element in the position shortly before the closed position.
  • the Figures 5a-d thus show processes in the damping system 110 in a sequence from the closed position via the open position and back to a position shortly before the closing of the shut-off element.
  • FIG. 5b The damping system 110 of the shut-off element shown in the partially open position is an enlarged view of the FIG Figures 2a, b shown shut-off device.
  • the following explanation therefore refers to Figures 2a, b Referenced.
  • the main valve body 106 In this position, the main valve body 106 is acted upon with pressure from both its underside and its upper side. The pressure difference between the pressure at the bottom and the pressure at the top decreases as the main valve body 106 moves downward. The restoring force of the compression spring 112 therefore predominates, as a result of which the piston section 114 of the main valve body 106 is extended a little bit out of the cylinder chamber 118, as in FIG Figure 5b indicated by an arrow along the extension direction X1.
  • FIG. 5c The damping system 110 of the shut-off element shown in the fully open position is an enlarged view of the FIG Figures 3a, b shown shut-off device.
  • the piston section 114 of the main valve body 106 is maximally extended out of the cylinder chamber 118.
  • the cylinder space 118 is filled to a maximum with fluid 130.
  • Figure 5d shows the damping system 110 of the shut-off element in a position in which the main valve body 106 is shortly before the closed position.
  • This figure is an enlarged view of the in Figures 4a, b shown shut-off device. The following explanation therefore refers to Figures 4a, b Referenced.
  • the aforementioned pressure difference increases with increasing upward movement of the main valve body 106 when the hydrant is closed.
  • the resulting force outweighs the compressive force from the compression spring 112.
  • the main valve body 106 is moved upward, as shown by an arrow along the retraction direction X2, and the compression spring 112 is compressed.
  • a second flow path P2 is provided, which is separated from the first flow path P1.
  • the fluid 130 flows back into the fluid reservoir from the cylinder chamber 118 via the second flow path P2.
  • the fluid flows over the annular intermediate space 133 which is formed between an inner surface of a housing section of the damping system 110 and an outer surface of the line body 124.
  • This annular intermediate space 133 advantageously simultaneously serves to accommodate the compression spring 112. From the annular intermediate space 133, the fluid 130 then flows through the opening 134 into the return flow line 128. The fluid 130 flows through the return flow line 128 in an upward direction into the fluid reservoir.
  • the fluid 130 can flow into the fluid reservoir only via the second flow path P2, since the check valve 132 blocks a backflow via the first flow path P1.
  • the pin 135 is inserted at least in sections into the return line 128.
  • the outer diameter of the pin 135 and the inner diameter of the return flow line 128 are dimensioned in relation to one another in such a way that the predetermined annular space 154 or cross-sectional area through which the flow can flow is set between the pin 135 and the return flow line 128.
  • the fluid 130 must therefore force its way through this annular space 154 in the axial direction along the pin 134.
  • the flow speed of the fluid 130 is reduced, with the result that the fluid 130 can flow out of the cylinder chamber 118 only slowly.
  • the piston section 114 of the main valve body 106 is moved into the cylinder chamber 118 only slowly or in a damped manner.
  • the main valve body 106 is only moved slowly or attenuated upwards shortly before the closed position of the hydrant, as a result of which pressure surges are avoided or at least strongly attenuated.
  • the speed at which the main valve body 106 moves upward can be adjusted emotional.
  • the annular space 154 formed in the return line 128 can be adjusted by appropriate selection of the outside diameter of the pin 135 and / or the inside diameter of the return line 128.
  • the distance with which the pin 135 enters the return line 128 is adjustable. The distance along which the fluid 130 must force its way through the annular space 154 can thus be adjusted.
  • the pin 135 is adjustable in terms of thread.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Absperrorgan und einen Hydranten. Hydranten sind mit einem Wasserverteilungssystem verbunden und stellen eine Armatur zur Entnahme von Wasser dar, um somit der Feuerwehr als auch öffentlichen und privaten Nutzern die Wasserentnahme aus dem Wasserverteilungssystem zu ermöglichen. Der Netzdruck im Wasserverteilungssystem beträgt typischerweise ca. 6 - 9 bar. Hydranten umfassen ein Steigrohr mit einem Innenraum und einer Aussenseite, wobei das Wasserverteilungssystem üblicherweise über ein bodenseitiges Einlaufrohr mit dem Innenraum verbunden ist. Die Wasserentnahme erfolgt über seitliche Anschlüsse aus dem Innenraum.
  • Zum Öffnen und Schliessen von Hydranten sind Absperrorgane bekannt, welche im Bereich oder nahe des Einlaufrohres angeordnet sein können. Absperrorgane sind z.B. Hydrantenhauptventile, die einen axial verstellbaren Hauptventilkörper umfassen, welcher mit einer Dichtfläche des Hydranten abdichtend abschliessen kann. Alternativ kann der Hauptventilkörper mit einem aus dem Hydranten entnehmbaren Hauptventilsitz abdichtend abschliessen. Der Hauptventilkörper ist ein Abdichtelement, welches in einer Schliessstellung mit der Dichtfläche des Hydranten abdichtet und in einer Offenstellung eine Verbindung zwischen dem bodenseitigen Einlaufrohr und dem Innenraum des Steigrohrs freigibt. Das Absperrorgan umfasst ferner eine mit dem Hauptventilkörper verbundene Ventilstange, über welche der Hauptventilkörper von der Schliessstellung in die Offenstellung und umgekehrt überführbar ist. Die Ventilstange ist meist axial im Steigrohr des Hydranten angeordnet und kann manuell verstellt werden. Hierbei wird eine manuelle Umdrehung mittels eines Betätigungselements, z.B. ein Spindeltrieb, in eine axiale Verstellung überführt, über welche die Ventilstange und somit der Hauptventilkörper axial herauf und herunter geführt werden.
  • Ein Problem im Stand der Technik besteht darin, dass beim Schliessen des Hydranten Druckstösse auftreten. Die Intensität eines Druckstosses steigt hierbei mit zunehmend raschem Schliessen des Absperrorgans an. Durch die Druckstossproblematik kommt es häufig zu Rohrbrüchen im Wasserverteilungssystem, welches schwerwiegende Folgen nach sich zieht. Neben dem Problem des hohen Wasserverlustes im Wasserverteilungssystem und des abnehmenden Wasserdrucks, treten nämlich zudem Probleme hinsichtlich einer Trinkwasserverschmutzung sowie Schäden an Gelände oder Strassen auf. Hohe Druckstösse können ebenso ein Platzen von z.B. einem Feuerwehr-Löschschlauch zur Folge haben. Durch die Druckstösse besteht auch die Gefahr, dass Wasser aus dem Schlauch zurück in das Wasserverteilungssystem gedrückt werden kann, wodurch Schmutzwasser und/oder Löschschaum ins Trinkwasser gelangen können.
  • Zur Lösung des Problems ist es im Stand der Technik bekannt, dass das Absperrorgan des Hydranten langsam geschlossen werden soll. Hierzu wird im Stand der Technik vorgeschlagen, beim Schliessen des Hydranten besonders die letzte Umdrehung zum Schliessen des Absperrorgan langsam vorzunehmen, da die grösste Veränderung in der Wassermenge dann auftritt, wenn das Ventil fast geschlossen ist. Ein Problem dieser Lösung besteht allerdings darin, dass diese Massnahme z.B. bei einem dringenden Löscheinsatz in Vergessenheit geraten kann oder aber z.B. durch unzureichende Instruktionen des Bedieners gar nicht erst bekannt war. Die Druckschrift US 2,980,125 A zeigt ein Absperrorgan.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Absperrorgan vorzuschlagen, welches auch beim schnellen Schliessen keine hohen Druckstösse verursacht. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hydranten mit einem solchen Absperrorgan vorzuschlagen.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird durch ein Absperrorgan gemäss dem unabhängigen Anspruch 1 sowie einen Hydranten gemäss dem unabhängigen Anspruch 13 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Hierdurch wird durch eine einfache Lösung ein Absperrorgan geschaffen, bei welchem, unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher ein Bediener das Absperrorgan über das Betätigungselement schliesst, der Hauptventilkörper des Absperrorgans mit einer hiervon nahezu entkoppelten Geschwindigkeit den Hydranten abdichtet. Die Geschwindigkeit, mit welcher der Hauptventilkörper beim Schliessen mit der Dichtfläche des Hydranten in abdichtende Anlage gelangt, ist hierbei durch die Dämpfwirkung des Dämpfungssystems, insbesondere ab einer Stellung kurz vor der Schliessstellung, verlangsamt, wodurch Druckstösse stark reduziert werden. In der Offenstellung wird der Hauptventilkörper in Relation zur Ventilstange ein Stück weit vorgeschoben. Beim Überführen des Hauptventilkörpers in die Schliessstellung (Aufwärtsbewegung) folgt der Hauptventilkörper dieser Aufwärtsbewegung mit einer verminderten Geschwindigkeit, d.h. gedämpft, nach. Mit dieser reduzierten Geschwindigkeit wird letztendlich das Absperrorgan geschlossen, wobei diese Geschwindigkeit derart einstellbar (reduzierbar) ist, dass hohe Druckstösse verhindert werden. Das Dämpfungssystem ist zwischen dem Hauptventilkörper und dem unteren Ende der Ventilstange angeordnet oder ist zwischen dem Betätigungselement, z.B. ein Spindeltrieb, und dem oberen Ende der Ventilstange angeordnet. Das Dämpfungssystem kann alternativ in einem Abschnitt von der Ventilstange zwischengesetzt sein. Ferner alternativ kann das Dämpfungssystem im Betätigungselement selber zwischengesetzt sein. Das Betätigungselement kann an einem Ende mit der Ventilstange gekoppelt sein und dazu eingerichtet sein, ein an einem weiteren Ende des Betätigungselements angelegtes Drehmoment in eine axiale Bewegung der Ventilstange umzusetzen. Das Betätigungselement kann eine Spindellagerung, eine Spindel und eine Spindelmutter enthalten.
  • Vorteile der vorliegenden Erfindung umfassen:
    Es treten im Hydranten keine Druckstösse auf - und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher der Hydrant geschlossen wird.
  • Der Hauptventilkörper wird beim Schliessen mit einer von der manuellen Bedienung nahezu entkoppelten Geschwindigkeit in die Dichtfläche des Hydranten eingefahren. Somit wird das Absperrorgan auch beim schnellen manuellen Schliessen nur verzögert nachgeführt und wird hierdurch ein langsames Absperren bzw. Schliessen des Hydranten gewährleistet.
  • Der Aufbau des erfindungsgemässen Absperrorgans ist besonders einfach gehalten. Hierdurch werden Wartungsarbeiten auf ein Minimum gehalten und können somit insgesamt die Kosten gering gehalten werden.
  • Das Dämpfungssystem kann nachträglich installiert werden. Hierzu muss das Dämpfungssystem lediglich zwischen dem unteren Ende der Ventilstange und dem Hauptventilkörper oder zwischen dem Betätigungselement und dem oberen Ende der Ventilstange nachträglich zwischengesetzt werden. Alternativ kann das Dämpfungssystem in einem Abschnitt von der Ventilstange nachträglich zwischengesetzt werden. Weiter alternativ kann das Dämpfungssystem im Betätigungselement selber nachträglich zwischengesetzt werden. Hierdurch ist eine einfache Erweiterung ermöglicht.
  • Das Dämpfungssystem arbeitet mit dem Druckunterschied des Wassers im Einlaufrohr und im Steigrohr. In der Offenstellung des Absperrorgans übersteigt die Spannkraft einer Druckfeder des Dämpfungssystems die Differenz der Kräfte in entgegengesetzter Richtung, wobei die Kraftdifferenz durch den jeweiligen Druckunterschied zwischen der Unterseite und der Oberseite des Hauptventilkörpers erzeugt wird. Diese Druckfeder beaufschlagt einen Kolbenabschnitt des Hauptventilkörpers, der in einem Zylinderraum beweglich angeordnet ist. Somit wird der Kolbenabschnitt des Hauptventilkörpers in der Offenstellung mittels der Spannkraft von der Druckfeder ein Stück weit aus dem Zylinderraum des Dämpfungssystems axial herausgefahren.
  • Beim Schliessen des Hydranten, mit zunehmender Annäherung des Hauptventilkörpers an die Dichtfläche des Hydranten, nimmt die Differenz der Kräfte, welche jeweils an die Unterseite und an die Oberseite des Hauptventilkörpers angelegt werden, stetig zu. Diese Kraftdifferenz überwiegt der Spannkraft der Druckfeder im Dämpfungssystem, sodass diese wieder gestaucht wird. Somit wird der Kolbenabschnitt des Hauptventilkörpers wieder in den Zylinderraum des Dämpfungssystems eingefahren. Allerdings wird diese Bewegung gedämpft ausgeführt. Hierzu muss nämlich ein Fluid im Zylinderraum durch ein Reduzierelement fliessen, wobei das Reduzierelement die Strömungsgeschwindigkeit des Fluides reduziert, mit der Folge, dass der Rückfluss des Fluides aus dem Zylinderraum in einen dafür vorgesehenen Fluidspeicher verlangsamt bzw. gedämpft wird. Dies hat zur Folge, dass der Hauptventilkörper nur langsam einfährt und somit nur langsam die Schliessstellung annimmt. Indem der Hauptventilkörper nur sehr langsam in die Dichtfläche des Hydranten einfährt, werden somit vorteilhafterweise Druckstösse reduziert.
  • Das Reduzierelement gestattet die Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit, mit welcher das Fluid vom Zylinderraum in den Fluidspeicher überführt wird. Somit kann die Strömungsgeschwindigkeit vorteilhafterweise eingestellt werden. Resultierend hieraus kann die Geschwindigkeit eingestellt werden, mit welcher der Hauptventilkörper in die Schliessstellung überführt werden soll.
  • Das Reduzierelement kann einen Stift umfassen, welcher ein Stück weit in eine Rückflussleitung eingesetzt ist, sodass der durchströmbare Querschnittsbereich der Rückflussleitung reduziert ist. Das Fluid muss durch einen somit gebildeten Ringraum zwischen der Aussenfläche des Stifts und der Innenfläche der Rückflussleitung in axialer Richtung entlang des Stifts strömen. Der Ringraum bzw. durchströmbare Querschnittsbereich der Rückflussleitung kann durch entsprechende Wahl des Aussendurchmessers von dem Stift und/oder des Innendurchmessers der Rückflussleitung eingestellt werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Länge der Strecke eingestellt werden, entlang welcher das Fluid durch den Ringraum strömt. Hierzu kann der Stift gewindemässig tiefer in die Rückflussleitung eingefahren werden oder herausgefahren werden. Je tiefer der Stift in die Rückflussleitung eingefahren wird, desto stärker wird der Rückfluss des Fluides von dem Zylinderraum in den Fluidspeicher gehemmt, mit der Folge, dass der Hauptventilkörper mit reduzierter Geschwindigkeit in die Schliessstellung überführt wird.
  • Das erfindungsgemässe Absperrorgan wird anhand von beispielhaften Ausführungsformen und entsprechenden Zeichnungen, die den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken sollen, näher erläutert. Dabei zeigen:
    • Figuren 1a,b:
    eine Schnittansicht von einem Abschnitt eines Absperrorgans von einem Hydranten in einer ersten, geschlossenen Ventilstellung und eine Vergrösserung hiervon;
    Figuren 2a,b:
    eine Schnittansicht von dem Abschnitt des Absperrorgans in einer zweiten, teilweise offenen Ventilstellung und eine Vergrösserung hiervon;
    Figuren 3a,b:
    eine Schnittansicht von dem Abschnitt des Absperrorgans in einer dritten, vollständig offenen Ventilstellung und eine Vergrösserung hiervon;
    Figuren 4a,b:
    eine Schnittansicht von dem Abschnitt des Absperrorgans in einer vierten, beinahe geschlossenen Ventilstellung und eine Vergrösserung hiervon; und
    Figuren 5a-d:
    jeweils eine Vergrösserungsansicht des Dämpfungssystems in unterschiedlichen Stellungen des Absperrorgans gemäss den Figuren 1a bis 4b.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Absperrorgans und des Hydranten im Detail beschrieben. Die Figuren zeigen jeweils eine Schnittansicht eines Hydranten 100 in unterschiedlichen Ventilstellungen nebst jeweiligen Vergrösserungen hiervon. Der Hydrant 100 umfasst ein Absperrorgan 102, welches eine Ventilstange 104 und einen Hauptventilkörper 106 umfasst, welcher in Figuren 1a,b mit einer Dichtfläche 108 des Hydranten 100 in abdichtende Anlage gebracht ist. Das Absperrorgan 102 umfasst ferner ein Dämpfungssystem 110, welches in der in den Figuren gezeigten Ausführungsform zwischen der Ventilstange 104 und dem Hauptventilkörper 106 zwischengesetzt ist. Mit anderen Worten, ist der Hauptventilkörper 106 über das Dämpfungssystem 110 axial bewegbar mit der Ventilstange 104 gekoppelt. Obwohl in den Figuren nicht gezeigt, kann das Dämpfungssystem zwischen dem Betätigungselement, z.B. einem Spindeltrieb, und dem oberen Ende der Ventilstange 104 angeordnet sein oder in einem Abschnitt von der Ventilstange zwischengesetzt sein. Weiter alternativ kann das Dämpfungssystem im Betätigungselement selber zwischengesetzt sein. Das Betätigungselement kann dazu in der Lage sein, ein an einem Ende des Betätigungselements angelegtes Drehmoment in eine axiale Bewegung der Ventilstange umzusetzen. Hierzu kann das Betätigungselement eine Spindellagerung, eine Spindel und eine Spindelmutter enthalten. Die jeweiligen Vergrösserungsansichten der Figuren, d.h. Figuren 1b, 2b, 3b und 4b, zeigen das Dämpfungssystem 110 im grösseren Detail. Der Hydrant 100 hat eine hier vertikal angeordnete Hydrantenachse A-A. Die Hydrantenachse A-A kann auch von der Vertikalen abweichend angeordnet sein (nicht gezeigt).
  • Das Dämpfungssystem 110 ist als federbelastetes Dämpfungssystem ausgebildet, welches ein Zurückfahren bzw. Einfahren eines Kolbenabschnitts 114 des Hauptventilkörpers 106 in Richtung des Dämpfungssystems 110 mit reduzierter bzw. gedämpfter Bewegung gestattet. Hierzu umfasst das Dämpfungssystem 110 eine Druckfeder 112, welche wenigstens zwischen dem Dämpfungssystem 110 und dem Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 vorgespannt eingesetzt ist. Im unbelasteten Zustand legt die Druckfeder 112 eine Druckkraft zwischen dem Dämpfungssystem 110 und dem Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 an. Hierdurch wird eine Druckkraft an den Hauptventilkörper 106 zum Herauszwängen bzw. Ausfahren des Kolbenabschnitts 114 angelegt. Sobald eine Kraft in entgegengesetzter Richtung zur Richtung der Druckkraft von der Druckfeder 112 überwiegt, wird der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 eingefahren, wie im Folgenden detailliert erläutert.
  • Der Hauptventilkörper 106 umfasst einen oberen Kolbenabschnitt 114. Der Kolbenabschnitt 114 ist in der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ein vom Hauptventilkörper 106 separates Bauteil, welches über ein Befestigungselement 116, bspw. eine Stiftverbindung 116, mit der Oberseite des Hauptventilkörpers 106 verbunden ist. Obwohl nicht gezeigt, kann der Kolbenabschnitt 114 einstückig mit dem Hauptventilkörper 106 ausgebildet sein. Der Kolbenabschnitt 114 ist in der gezeigten Ausführungsform in einen Zylinderraum 118 des Dämpfungssystems 110 axial bewegbar eingesetzt. Zur Abdichtung des Zylinderraums 118 gegenüber der Aussenseite ist eine erste Ringdichtung 120 vorgesehen, welche vorzugsweise in eine Ringnut des Kolbenabschnitts 114 eingesetzt ist.
  • Das Dämpfungssystem 110 umfasst ferner einen Fluidspeicher 122, welcher in der gezeigten Ausführungsform in einem Innenraum der Ventilstange 104 aufgenommen ist. Das Dämpfungssystem 110 enthält ferner einen Leitungskörper 124, in welchem eine Zuflussleitung 126 und eine Rückflussleitung 128 angeordnet sind. Die Zuflussleitung 126 ermöglicht einen Zufluss eines im Fluidspeicher 122 bevorrateten Fluides 130 in den Zylinderraum 118. Hierbei strömt das Fluid 130 über die Zuflussleitung 126 und ein Rückschlagventil 132, welches lediglich den Zufluss des Fluides 130 in den Zylinderraum 118 gestattet, jedoch nicht dessen Rückfluss in umgekehrter Richtung. Dieser Rückfluss ist nur über die Rückflussleitung 128 ermöglicht. Hierzu strömt in der gezeigten Ausführungsform das Fluid 130 vom Zylinderraum 118 über einen ringförmigen Zwischenraum 133, welcher zwischen einer Innenfläche von einem Gehäuseabschnitt des Dämpfungssystems 110 und einer Aussenfläche des Leitungskörpers 124 ausgebildet ist, und dann über einen Durchbruch 134 bzw. eine Bohrung im Leitungskörper 124 (bzw. hierin angeordnet) in die Rückflussleitung 128 und strömt von dort aus weiter über die Rückflussleitung 128 in den Fluidspeicher 122. Der ringförmige Zwischenraum 133 dient gleichzeitig zur Aufnahme von der Druckfeder 112.
  • Um die Strömungsgeschwindigkeit des Fluides 130 beim Rückfluss zu reduzieren, ist ein Stift 135 wenigstens abschnittsweise entlang der Länge der Rückflussleitung 128 eingesteckt. Der Stift 135 reduziert den Querschnittsbereich der Rückflussleitung 128 auf lediglich einen Ringraum 154 zwischen der Aussenfläche des Stifts 135 und der Innenfläche der Rückflussleitung 128. Aufgrund dieser reduzierten Querschnittsfläche strömt das Fluid 130 mit stark verminderter Strömungsgeschwindigkeit in den Fluidspeicher 122 zurück. Somit kann der Zylinderraum 118 auch beim Anlegen einer starken Kraft an die Unterseite des Hauptventilkörpers 106 nur verzögert entweichen. Da das Fluid 130 inkompressibel ist, wird der Hauptventilkörper 106 folglich nur mit verringerter Geschwindigkeit in das Dämpfungssystem 110 eingefahren (Stossdämpfer-Prinzip). Hierdurch schliesst der Hauptventilkörper 106 vorteilhafterweise nur sehr langsam mit der Dichtfläche 108 des Hydranten 100 ab, und zwar im Wesentlichen unabhängig bzw. nahezu entkoppelt von der Geschwindigkeit, mit welcher die Ventilstange 104 nach oben verfahren wird. Durch diese reduzierte Geschwindigkeit, mit welcher der Hydrant 100 geschlossen wird, werden Druckstösse beim Schliessen des Hydranten 100 eliminiert oder in ihrer Amplitude wesentlich reduziert.
  • Im Folgenden wird die Abfolge zwischen dem Öffnen und Schliessen des Absperrorgans 102 erläutert. Figuren 1a,b zeigen das Absperrorgan 102 in seiner Schliessstellung. In der Schliessstellung steht der Hauptventilkörper 106 in abdichtender Anlage mit der Dichtfläche 108 des Hydranten 100 und der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 ist vollständig in das Dämpfungssystem 110 eingefahren. Figuren 2a,b zeigen das Absperrorgan 102 im Verlaufe des Öffnens. Genauer gesagt, das Absperrorgan 102 ist in Figuren 2a,b in einer teilweise geöffneten Stellung gezeigt. In dieser Offenstellung strömt das mit Druck beaufschlagte Wasser aus einem Einlaufrohr 136 des Hydranten 100 in ein Steigrohr 138 des Hydranten 100. Im Gegensatz zu der in Figuren 1a,b gezeigten Schliessstellung des Absperrorgans 102, ist die Differenz zwischen der Kraft, welche an die Unterseite des Hauptventilkörpers 106 angelegt wird und der Kraft, welche an die Oberseite des Hauptventilkörpers 106 angelegt wird, reduziert. In dieser Stellung überwiegt die Druckkraft bzw. Rückstellkraft der Druckfeder 112 und zwängt den Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 ein stückweit aus dem Zylinderraum 118 heraus. Durch das Ausfahren des Hauptventilkörpers 106 wird im Zylinderraum 118 ein Unterdruck erzeugt. Durch den Unterdruck wird das Fluid 130 aus dem Fluidspeicher 122 über die Zuflussleitung 126 und das Rückschlagventil 132 in den Zylinderraum 118 angesaugt.
  • Die Figuren 3a,b zeigen das Absperrorgan 102 in einer vollständig geöffneten Stellung. In dieser Stellung ist der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 vollständig bzw. maximal aus dem Zylinderraum 118 ausgefahren und ist der Zylinderraum 118 maximal mit Fluid gefüllt. Das Fluidniveau im Fluidspeicher 122 ist hingegen gegenüber den vorherigen Stellungen abgesenkt.
  • Die Figuren 4a,b veranschaulichen den Übergang zwischen der in Figuren 3a,b gezeigten Offenstellung und der in Figuren 1a,b gezeigten Schliessstellung des Absperrorgans 102. In den Figuren 4a,b ist das Absperrorgan 102 noch nicht vollständig geschlossen. In dieser Stellung strömt Wasser unter hohem Druck und mit besonders hoher Geschwindigkeit aus dem Einlaufrohr 136 in das Steigrohr 138. Gegenüber den in Figuren 2a,b und 3a,b gezeigten Stellungen des Hauptventilkörpers 106 ist der Druck, welcher die Unterseite des Hauptventilkörpers 106 beaufschlagt, sehr viel höher als der Druck, welcher die Oberseite des Hauptventilkörpers 106 beaufschlagt. Mit anderen Worten, die Differenz zwischen der Kraft, welche an die Unterseite des Hauptventilkörpers 106 angelegt ist, und der Kraft, welche an die Oberseite des Hauptventilkörpers 106 angelegt ist, ist sehr viel grösser gegenüber der Kraftdifferenz in den in Figuren 2a,b und 3a,b gezeigten Stellungen des Hauptventilkörpers 106. Hierdurch wird die Druckfeder 112 gestaucht und der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 fährt wieder in den Zylinderraum 118 ein.
  • Wie zuvor erläutert, strömt hierbei das im Zylinderraum 118 befindliche Fluid 130 mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit über die Rückflussleitung 128 in den Fluidspeicher 122 zurück. Durch die zuvor erläuterte Dämpfung schliesst der Hauptventilkörper 106 mit reduzierter Geschwindigkeit mit der Dichtfläche 108 des Hydranten 100 ab. Somit werden vorteilhafterweise Druckstösse vermieden oder zumindest in ihrer Amplitude stark reduziert. Ein Vorteil hierbei besteht darin, dass der Hauptventilkörper 106 mit einer Geschwindigkeit einfährt bzw. abdichtet, welche unabhängig von der axialen Aufwärtsbewegung der Ventilstange 104 ist. Mit anderen Worten, schliesst das Absperrorgan 102 auch dann mit reduzierter Geschwindigkeit ab, wenn das Absperrorgan 102 mit einer Geschwindigkeit geschlossen wird, welche ohne das zwischengesetzte Dämpfungssystem 110 einen Druckstoss mit sehr hoher Amplitude hervorgerufen hätte.
  • Zum Einstellen der Strömungsgeschwindigkeit, mit welcher das Fluid 130 in die Fluidkammer 122 strömt, kann die Länge verändert werden, mit welcher der Stift 135 in die Rückflussleitung 128 einfährt. Hierzu ist in der gezeigten Ausführungsform ein Stiftkopf 140 von dem Stift 135 an seinem Umfang mit einem Aussengewinde versehen, welches mit einem Innengewinde eines Verlängerungsabschnitts 142 von der Rückflussleitung 128 gewindemässig in Eingriff steht. Der Stiftkopf 140 ist mit einem Schlitz versehen, in welchen die Spitze von einem Schraubendreher (nicht gezeigt) eingesteckt werden kann. Durch ein Umdrehen des Schraubendrehers kann somit der Stift 135 weiter in die Rückflussleitung 128 eingefahren oder ausgefahren werden.
  • Die Rückflussleitung 128 und der Verlängerungsabschnitt 142 von der Rückflussleitung 128 sind durch eine zweite Ringdichtung 144 fluiddicht voneinander abgedichtet. Somit strömt kein Fluid 130 von der Rückflussleitung 128 in den Verlängerungsabschnitt 142. Der Verlängerungsabschnitt 142 ist fluiddicht abgedichtet. Es ist bevorzugt eine ringförmige Führung 146 vorgesehen, welche ebenso gewindemässig mit dem Innengewinde von dem Verlängerungsabschnitt 142 in Eingriff steht. Hierzu ist ein Aussenumfang der ringförmigen Führung 146 mit einem Aussengewinde versehen. Die ringförmige Führung 146 enthält eine axiale Bohrung, durch welche der Stift 135 spielfrei durchgesteckt ist. Hierdurch wird der Stift 135 zuverlässig axial geführt. Die ringförmige Führung 146 kann so weit in den Verlängerungsabschnitt 142 eingeschraubt werden, bis die ringförmige Führung 146 mit der zweiten Ringdichtung 144 in Anlage gelangt. Alternativ kann die ringförmige Führung 146 von der zweiten Ringdichtung 144 beabstandet sein. Ferner ist eine dritte Ringdichtung 148 vorgesehen, welche ein direktes Austreten des Fluides aus dem ringförmigen Zwischenraum 133 über einen allfällig vorhandenen Spalt zwischen einem Abschnitt von einem Gehäuse 156 des Dämpfungssystems 110 und dem Aussenumfang des Leitungskörpers 124 verhindert. Beim Ein- und Ausfahren des Kolbenabschnitts 114 des Hauptventilkörpers 106 gleitet somit der Aussenumfang des Leitungskörpers 124 in abdichtender Weise ein Stück weit entlang der dritten Ringdichtung 148.
  • Der Fluidspeicher 122 ist vorzugsweise durch eine Kappe 150 abgeschlossen, welche den Fluidspeicher 122 über eine vierte Ringdichtung 152 fluiddicht abdichtet. Obwohl nicht gezeigt, kann die Kappe 150 z.B. mittels Schweissen dichtend an einer den Fluidspeicher 122 einschliessenden Fluidspeicherwand 158 befestigt sein; zudem kann eine Belüftung/Entlüftung vorgesehen sein, über welche ein Druckausgleich in einem bevorzugt über dem Fluid 130 vorhandenen Luftraum im Fluidspeicher 122 und der Aussenumgebung hergestellt werden kann.
  • In der Offenstellung des Absperrorgans 102 ist die Druckdifferenz zwischen dem Druck, welcher auf die Unterseite des Hauptventilkörpers 106 einwirkt (ein Druck seitens des Einlaufrohrs), und dem Druck, welcher auf die Oberseite des Hauptventilkörpers 106 einwirkt (ein Druck seitens des Steigrohrs), reduziert. Durch die hierdurch einhergehende Reduktion von der Differenz der Kräfte, welche jeweils an die Unterseite und Oberseite des Hauptventilkörpers 106 angelegt sind, kann sich die Druckfeder 112 des Dämpfungssystems 110 entspannen und somit den Hauptventilkörper 106 in Relation zur Ventilstange 104 weiter nach unten vorschieben bzw. drücken.
  • Beim Schliessen des Absperrorgans 102 steigt die o.g. Druckdifferenz und somit die o.g. Kraftdifferenz an und überwiegt der Spannkraft von der Druckfeder 112. Mit anderen Worten, die Druckfeder 112 wird wieder gestaucht. Das Dämpfungssystem 110 gestattet jedoch, dass die Druckfeder 112 gedämpft bzw. mit reduzierter Geschwindigkeit gestaucht wird. Bei der zuvor genannten Ventilverstellung wird das im Zylinderraum 118 des Dämpfungssystems 110 befindliche Fluid 130 mit reduzierter Strömungsgeschwindigkeit wieder in den Fluidspeicher 122 überführt.
  • Wie in den Figuren 1a bis 4b gezeigt, ist das Dämpfungssystem 110 zwischen dem Hauptventilkörper 106 und der Ventilstange 104 zwischengesetzt. Alternativ kann das Dämpfungssystem 110 in einem Abschnitt von der Ventilstange 104 zwischengesetzt sein. Weiter alternativ kann das Dämpfungssystem 110 zwischen einem Betätigungselement der Ventilstange 104 und der Ventilstange 104 zwischengesetzt sein. Weiter alternativ kann das Dämpfungssystem im Betätigungselement selber zwischengesetzt sein. Wesentlich hierbei ist, dass der Hauptventilkörper 106 mittels des Dämpfungssystems 110 entlang der Hydrantenachse A-A axial gedämpft mit der Ventilstange 104 gekoppelt ist.
  • Figuren 5a-d zeigen jeweils eine Vergrösserungsansicht des Dämpfungssystems 110 in unterschiedlichen Stellungen des Absperrorgans (siehe Figuren 1a-4b). Hierbei zeigt Figur 5a das Absperrorgan in der Schliessstellung, zeigt Figur 5b das Absperrorgan in einer teilweise geöffneten Stellung, d.h. in einer Übergangsstellung von der Schliessstellung zur Offenstellung, zeigt Figur 5c das Absperrorgan in der Offenstellung, und zeigt Figur 5d das Absperrorgan in der Stellung kurz vor der Schliessstellung. Die Figuren 5a-d zeigen somit Abläufe im Dämpfungssystem 110 in einer Abfolge von der Schliessstellung über die Offenstellung und zurück zu einer Stellung kurz vor dem Schliessen des Absperrorgans.
  • Das in Figur 5a gezeigte Dämpfungssystem 110 des Absperrorgans in der Schliessstellung ist eine Vergrösserungsansicht des in Figuren 1a,b gezeigten Absperrorgans. In der folgenden Erläuterung wird daher auf Figuren 1a,b Bezug genommen. In dieser Stellung ist der Hauptventilkörper 106 vollständig zurückgezogen und steht mit der Dichtfläche des Hydranten in abdichtender Anlage.
  • Das in Figur 5b gezeigte Dämpfungssystem 110 des Absperrorgans in der teilweise geöffneten Stellung ist eine Vergrösserungsansicht des in Figuren 2a,b gezeigten Absperrorgans. In der folgenden Erläuterung wird daher auf Figuren 2a,b Bezug genommen. In dieser Stellung wird der Hauptventilkörper 106 von seiner Unterseite als auch seiner Oberseite mit Druck beaufschlagt. Die Druckdifferenz zwischen dem Druck an der Unterseite und dem Druck an der Oberseite nimmt mit zunehmender Abwärtsbewegung des Hauptventilkörper 106 ab. Daher überwiegt die Rückstellkraft der Druckfeder 112, wodurch der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 ein stückweit aus dem Zylinderraum 118 ausgefahren wird, wie in Figur 5b durch einen Pfeil entlang der Ausfahrrichtung X1 angezeigt. Hierdurch entsteht im Zylinderraum 118 ein Unterdruck. Durch diesen Unterdruck wird Fluid 130 aus dem Fluidspeicher angesaugt. Das Fluid 130 strömt hierbei vom Fluidspeicher über die Zuflussleitung 126 und das Rückschlagventil 132 in den Zylinderraum 118. Das Rückschlagventil 132 gestattet lediglich den Zufluss des Fluides 130 in den Zylinderraum 118, jedoch nicht dessen Rückfluss in umgekehrter Richtung. Ein erster Strömungspfad in diese Richtung ist in Figur 5b schematisch mit P1 gekennzeichnet. Das Fluid 130 strömt entlang dieses ersten Strömungspfades P1 im Wesentlichen ungehemmt, wodurch die Abwärtsbewegung des Hauptventilkörper 106 relativ rasch erfolgt. Somit steht beim Öffnen des Hydranten am Auslass hiervon der vollständige Wasserdruck ohne Verzögerung an.
  • Das in Figur 5c gezeigte Dämpfungssystem 110 des Absperrorgans in der vollständig geöffneten Stellung ist eine Vergrösserungsansicht des in Figuren 3a,b gezeigten Absperrorgans. In dieser Stellung ist der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 maximal aus dem Zylinderraum 118 ausgefahren. Der Zylinderraum 118 ist maximal mit Fluid 130 gefüllt.
  • Figur 5d zeigt das Dämpfungssystem 110 des Absperrorgans in einer Stellung, in welcher der Hauptventilkörper 106 kurz vor der Schliessstellung ist. Diese Figur ist eine Vergrösserungsansicht des in Figuren 4a,b gezeigten Absperrorgans. In der folgenden Erläuterung wird daher auf Figuren 4a,b Bezug genommen. In der gezeigten Stellung des Hauptventilkörpers 106 steigt die zuvor genannte Druckdifferenz mit zunehmender Aufwärtsbewegung des Hauptventilkörpers 106 beim Schliessen des Hydranten an. Die hierdurch entstehende Kraft überwiegt der Druckkraft von der Druckfeder 112. Hierdurch wird der Hauptventilkörper 106 nach oben bewegt, wie durch einen Pfeil entlang der Einfahrrichtung X2 gezeigt, und wird die Druckfeder 112 zusammengedrückt.
  • Damit sich der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 im Zylinderraum 118 nach oben bewegen kann, muss das im Zylinderraum 118 befindliche Fluid 130 ausgestossen werden. Hierzu ist ein zweiter Strömungspfad P2 vorgesehen, welcher vom ersten Strömungspfad P1 getrennt ist. Das Fluid 130 strömt über den zweiten Strömungspfad P2 vom Zylinderraum 118 aus wieder in den Fluidspeicher zurück. Hierbei strömt das Fluid über den ringförmigen Zwischenraum 133, welcher zwischen einer Innenfläche von einem Gehäuseabschnitt des Dämpfungssystems 110 und einer Aussenfläche des Leitungskörpers 124 ausgebildet ist. Dieser ringförmige Zwischenraum 133 dient vorteilhafterweise gleichzeitig zur Aufnahme von der Druckfeder 112. Vom ringförmigen Zwischenraum 133 aus strömt das Fluid 130 dann über den Durchbruch 134 in die Rückflussleitung 128. Das Fluid 130 strömt durch die Rückflussleitung 128 aufwärtsgerichtet in den Fluidspeicher. Das Fluid 130 kann nur über den zweiten Strömungspfad P2 in den Fluidspeicher strömen, da das Rückschlagventil 132 einen Rückfluss über den ersten Strömungspfad P1 sperrt.
  • In die Rückflussleitung 128 ist wenigstens abschnittsweise der Stift 135 eingesteckt. Hierbei sind der Aussendurchmesser von dem Stift 135 und der Innendurchmesser von der Rückflussleitung 128 in Relation zueinander derart bemessen, dass zwischen dem Stift 135 und der Rückflussleitung 128 der vorbestimmte Ringraum 154 bzw. durchströmbare Querschnittsbereich eingestellt ist. Das Fluid 130 muss sich somit durch diesen Ringraum 154 in axialer Richtung entlang des Stifts 134 zwängen. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids 130 herabgesetzt, mit der Folge, dass das Fluid 130 nur langsam aus dem Zylinderraum 118 ausströmen kann. Somit wird der Kolbenabschnitt 114 des Hauptventilkörpers 106 nur langsam bzw. gedämpft in den Zylinderraum 118 eingefahren. Hieraus resultiert, dass der Hauptventilkörper 106 kurz vor der Schliessstellung des Hydranten nur langsam bzw. gedämpft nach oben bewegt wird, wodurch Druckstösse vermieden oder zumindest stark gedämpft werden.
  • Wie zuvor beschrieben, kann die Geschwindigkeit eingestellt werden, mit welcher sich der Hauptventilkörper 106 nach oben bewegt. Hierzu kann der in der Rückflussleitung 128 ausgebildete Ringraum 154 durch entsprechende Wahl des Aussendurchmessers von dem Stift 135 und/oder des Innendurchmessers der Rückflussleitung 128 eingestellt werden. In der in den Figuren gezeigten Ausführungsform ist die Strecke einstellbar, mit welcher der Stift 135 in die Rückflussleitung 128 einfährt. Somit kann die Strecke eingestellt werden, entlang welcher sich das Fluid 130 durch den Ringraum 154 zwängen muss. Mit zunehmender Länge der Strecke des Ringraums 154 wird der Rückfluss des Fluides 130 aus dem Zylinderraum 118 in den Fluidspeicher verzögert. Zum Einstellen der Strecke des Ringraums 154 ist der Stift 135 gewindemässig verstellbar. Details hierzu sind in dieser Beschreibung in Bezug auf Figuren 1a-4d beschrieben. Somit kann vorteilhafterweise die Geschwindigkeit eingestellt werden, mit welcher der Hydrant vollständig schliesst, und dies im Wesentlichen unabhängig von der Geschwindigkeit, mit welcher der Bediener den Hydranten schliesst. Somit werden Druckstösse eliminiert oder zumindest in ihrer Amplitude stark gedämpft.
  • Gleiche Bezugszeichen weisen auf die gleichen oder entsprechenden Merkmale des erfindungsgemässen Absperrorgans und Hydranten hin, wenngleich nicht in jedem Fall und in Bezug auf jede Figur nicht im Detail darauf hingewiesen wird. Bezugszeichenliste
    A-A Hydrantenachse 136 Einlaufrohr
    P1 erster Strömungspfad 138 Steigrohr
    P2 zweiter Strömungspfad 140 Stiftkopf
    X1 Ausfahrrichtung 142 Verlängerungsabschnitt
    X2 Einfahrrichtung 144 zweite Ringdichtung
    100 Hydrant 146 ringförmige Führung
    102 Absperrorgan 148 dritte Ringdichtung
    104 Ventilstange 150 Kappe
    106 Hauptventilkörper 152 vierte Ringdichtung
    108 Dichtfläche des Hydranten 154 Ringraum
    110 Dämpfungssystem 156 Gehäuse von 110
    112 Druckfeder 158 Fluidspeicherwand
    114 Kolbenabschnitt des Hauptventilkörpers
    116 Befestigungsmittel
    118 Zylinderraum
    120 Ringdichtung
    122 Fluidspeicher
    124 Leitungskörper
    126 Zuflussleitung
    128 Rückflussleitung
    130 Fluid
    132 Rückschlagventil
    133 ringförmiger Zwischenraum
    134 Durchbruch
    135 Stift

Claims (15)

  1. Absperrorgan (102) für einen Hydranten (100) mit einer Hydrantenachse (A-A), wobei das Absperrorgan (102) eine Ventilstange (104), welche im Wesentlichen entlang der Hydrantenachse (A-A) axial bewegbar ist, und einen Hauptventilkörper (106) umfasst, welcher mit einer Dichtfläche (108) des Hydranten (100) in abdichtende Anlage bringbar ist, wobei das Absperrorgan (102) ferner ein Dämpfungssystem (110) umfasst, welches zwischen dem Hauptventilkörper (106) und der Ventilstange (104) oder in einem Abschnitt von der Ventilstange (104) oder zwischen einem Betätigungselement der Ventilstange (104) und der Ventilstange (104) oder im Betätigungselement selber derart zwischengesetzt ist, dass der Hauptventilkörper (106) über das Dämpfungssystem (110) entlang der Hydrantenachse (A-A) axial gedämpft mit der Ventilstange (104) gekoppelt ist, wobei das Dämpfungssystem (110) eine Druckfeder (112) und einen Fluidspeicher (122) umfasst, in welchem ein Fluid (130) bevorratet ist, wobei der Hauptventilkörper (106) einen Kolbenabschnitt (114) umfasst, welcher in einem im Dämpfungssystem (110) umfassten Zylinderraum (118) axial bewegbar aufgenommen ist, wobei das Dämpfungssystem (110) eine Zuflussleitung (126) mit einem Rückschlagventil (132) und eine Rückflussleitung (128) umfasst, wobei die Zuflussleitung (126) und die Rückflussleitung (128) so mit dem Fluidspeicher (122) und mit dem Zylinderraum (118) verbunden sind, dass das im Fluidspeicher (122) bevorratete Fluid (130) über die Zuflussleitung (126) und das Rückschlagventil (132) in den Zylinderraum (118) und über die Rückflussleitung (128) aus dem Zylinderraum (118) in den Fluidspeicher (122) überführbar ist.
  2. Absperrorgan (102) nach Anspruch 1, bei welchem das Rückschlagventil (132) in der Zuflussleitung (126) zwischen dem Fluidspeicher (122) und dem Zylinderraum (118) angeordnet ist.
  3. Absperrorgan (102) nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die Druckfeder (112) zwischen dem Dämpfungssystem (110) und wenigstens einem Abschnitt des Hauptventilkörpers (106) zwischengesetzt ist und dazu eingerichtet ist, eine Druckkraft zwischen dem Dämpfungssystem (110) und dem Hauptventilkörper (106) zum wenigstens teilweisen Herauszwängen des Kolbenabschnitts (114) aus dem Zylinderraum (118) anzulegen.
  4. Absperrorgan (102) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine durchströmbare Querschnittsfläche der Rückflussleitung (128) wenigstens abschnittsweise entlang der Rückflussleitung (128) reduzierbar ist.
  5. Absperrorgan (102) nach Anspruch 4, wobei das Dämpfungssystem (110) ein Reduzierelement (135) umfasst, welches wenigstens abschnittsweise derart in die Rückflussleitung (128) eingesetzt ist, dass die durchströmbare Querschnittsfläche der Rückflussleitung (128) in diesem Abschnitt reduzierbar ist.
  6. Absperrorgan (102) nach Anspruch 5, wobei das Reduzierelement einen Stift (135) umfasst, welcher wenigstens abschnittsweise in die Rückflussleitung (128) eingesetzt ist.
  7. Absperrorgan (102) nach Anspruch 6, wobei der Aussendurchmesser von dem Stift (135) und der Innendurchmesser von der Rückflussleitung (128) in Relation zueinander derart bemessen sind, dass zwischen dem Stift (135) und der Rückflussleitung (128) ein vorbestimmter Ringraum (154) eingestellt ist.
  8. Absperrorgan (102) nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Stift (135) in Relation zur Rückflussleitung (128) axial verstellbar ist.
  9. Absperrorgan (102) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Stift (135) an wenigstens einem Abschnitt hiervon einen Aussengewindeabschnitt umfasst und die Rückflussleitung (128) an wenigstens einem Abschnitt hiervon einen Innengewindeabschnitt umfasst, wobei der Aussengewindeabschnitt und der Innengewindeabschnitt miteinander gewindemässig in Eingriff stehen.
  10. Absperrorgan (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluid (130) ein Öl mit einer vorbestimmten Viskosität umfasst.
  11. Absperrorgan (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement an einem Ende mit der Ventilstange (104) gekoppelt ist, und dazu eingerichtet ist, ein an einem weiteren Ende des Betätigungselements angelegtes Drehmoment in die axiale Bewegung der Ventilstange (104) umzusetzen.
  12. Absperrorgan (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement eine Spindellagerung, eine Spindel und eine Spindelmutter enthält.
  13. Hydrant (100), umfassend ein Steigrohr (138), ein Einlaufrohr (136) und ein Absperrorgan (102) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Dämpfen oder Eliminieren von Druckstössen im Hydranten (100).
  14. Hydrant (100) nach Anspruch 13, ferner umfassend eine Dichtfläche (108), wobei das Absperrorgan (102) ausgebildet ist, den Hauptventilkörper (106) in Relation zur Dichtfläche (108) aus zumindest einer Offenstellung in zumindest eine Schliessstellung und umgekehrt zu bewegen, und wobei das Absperrorgan (102) in der Schliessstellung derart ausgebildet ist, dass der Innenraum des Steigrohrs (136) gegenüber dem Einlaufrohr (136) abdichtbar ist.
  15. Hydrant nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Dämpfungselement (110) im Betätigungselement angeordnet ist.
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