EP3862494A1 - Hydrant - Google Patents

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EP3862494A1
EP3862494A1 EP21154784.9A EP21154784A EP3862494A1 EP 3862494 A1 EP3862494 A1 EP 3862494A1 EP 21154784 A EP21154784 A EP 21154784A EP 3862494 A1 EP3862494 A1 EP 3862494A1
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EP
European Patent Office
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shut
line
riser pipe
rotation
axis
Prior art date
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EP21154784.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3862494B1 (de
Inventor
Stefan Hofer
Alexander Ecker
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E Hawle Armaturenwerke GmbH
Original Assignee
E Hawle Armaturenwerke GmbH
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Publication date
Application filed by E Hawle Armaturenwerke GmbH filed Critical E Hawle Armaturenwerke GmbH
Publication of EP3862494A1 publication Critical patent/EP3862494A1/de
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Publication of EP3862494B1 publication Critical patent/EP3862494B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • 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
    • E03B9/14—Draining devices for hydrants
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
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    • E03B9/02—Hydrants; Arrangements of valves therein; Keys for hydrants
    • E03B9/04—Column hydrants
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    • E03B9/025—Taps specially designed for outdoor use, e.g. wall hydrants, sill cocks
    • E03B9/027—Taps specially designed for outdoor use, e.g. wall hydrants, sill cocks with features preventing frost damage
    • 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
    • E03B2009/022—Hydrants with a tubular valve seat

Definitions

  • the invention relates to a hydrant according to the preamble of the independent claim.
  • Hydrants are usually used to provide access to a pipe for liquids laid in the ground, in particular a water pipe.
  • conventional hydrants each include a riser pipe that extends from the underground liquid line to the surface and, as a rule, also to a certain operating height.
  • hydrants corresponding to the prior art comprise a shut-off device, such as a piston valve, which can be operated via an actuating element.
  • a shut-off device such as a piston valve
  • Conventional shut-off devices are usually operated in such a way that a shut-off element is moved against the liquid pressure and pressed onto a valve seat. Overcoming the forces emanating from the fluid pressure makes operation more difficult.
  • the valve seat and the The sealing element is excessively stressed, which reduces the service life of these elements.
  • hydrants it is necessary to ensure a seal over a long period of time, which can also be problematic when valve seats are under pressure.
  • Conventional hydrants also have a drain line that allows the riser pipe to be drained when the fluid supply is shut off. This in particular to prevent the liquid or ice remaining in the riser pipe from damaging the hydrant.
  • Liquids in the context of the invention are in particular liquid substances such as water, flowable suspensions, flowable foams or the like.
  • the object of the invention is now to provide a hydrant, the operability and safety of which is improved compared to conventional hydrants.
  • the shut-off element is rotatably mounted about an axis of rotation, that the shut-off element optionally has a first rotary position in which the liquid supply from the liquid line into the riser is closed by the shut-off element and the drainage line is open, and that the shut-off element optionally has a has second rotational position in which the Liquid supply from the liquid line into the riser is opened through the shut-off element and the drainage line is closed.
  • the emptying line is closed by the shut-off element in the second rotary position, and in particular that the emptying line is released by the shut-off element in the first rotary position.
  • shut-off element follows, at least in sections, a surface in the form of a rotational body, the axis of rotation of which runs concentrically with the axis of rotation.
  • the shut-off element is cylindrical and / or bell-shaped, that the shut-off element has at least one passage opening in its jacket for opening the liquid supply and a continuous area for closing the liquid supply.
  • the shut-off element has at least one clearance for opening the drainage line and a continuous area for closing the drainage line, and in particular that the clearance for opening the drainage line and the continuous area for closing the drainage line is provided in the jacket or part of the Coat is.
  • a feed line to be provided for feeding the liquid into the riser pipe, for the feed line to extend into the riser pipe in the shape of a connector, for the feed line, in particular its lateral surface, to have a feed opening, and for the feed opening to pass through in the first rotational position of the shut-off element the shut-off element is closed, in particular by the continuous area for closing the liquid supply.
  • a feed line is provided for feeding the liquid into the riser pipe.
  • the supply line extends into the riser pipe in the shape of a connector.
  • the feed line in particular in its jacket surface, has a feed opening.
  • the through-opening of the shut-off element and the feed opening are positioned relative to one another in the second rotational position of the shut-off element in such a way that the liquid feed into the riser pipe is opened.
  • the actuating element is rotatably coupled to the shut-off element via a gear and in particular also via a shaft.
  • the transmission has a reduction ratio by which, when the actuating element is rotated through an actuating angle, the shut-off element is rotated through a shut-off angle which is smaller than the actuation angle.
  • the reduction is between 1:10 and 1:50, preferably 1:40.
  • the transmission includes at least one gate.
  • the transmission comprises a scanning element which is in operative contact with the link.
  • the transmission includes a spindle drive for moving the scanning element along the axis of rotation.
  • the link runs obliquely and / or helically to the axis of rotation.
  • the scanning element is mounted in such a way that it is pivoted about the axis of rotation (6) when it moves along the axis of rotation and along the link.
  • the scanning element for actuating the shut-off device is rotatably connected or rotatably coupled to the shut-off element.
  • the link is designed as an inclined or helical groove arranged in a sleeve, and that in particular several such grooves are provided in the sleeve, which rotate the scanning elements about the axis of rotation when the scanning element moves along the axis of rotation.
  • the shaft has a variable length and, in particular, is designed to be telescopic.
  • the riser pipe has a variable length and, in particular, is designed to be telescopic.
  • shut-off element is preferably a rotatably mounted shut-off element which at least in sections follows a surface in the form of a rotational body, the axis of rotation of the surface running concentrically with the axis of rotation of the movement of the shut-off element.
  • this form of the shut-off device means that the shut-off element moves essentially normal to the direction of flow of the exiting liquid. In this way, the forces required to shut off can be reduced.
  • the liquid pressure preferably acts normal to the direction of movement of the shut-off element, in particular to the only degree of freedom of the shut-off element, so that these forces are not in or against the Direction of movement of the shut-off element but essentially normal to this. This improves the operability when opening and closing on the one hand, but also improves the reliability of the shut-off on the other hand.
  • the shut-off element of the shut-off device has at least two rotary positions into which it can be moved as required. In a first rotary position, the liquid supply from the liquid line into the riser pipe is closed by the shut-off element. In the second rotary position, the liquid supply from the liquid line into the riser pipe is open. In addition, there is optionally also at least one intermediate position between the first and the second rotary position, in which an opening only takes place partially, with which, for example, the flow rate or the volume flow can be regulated.
  • the hydrant comprises a supply line which, for example, has a tubular, round cross section and protrudes into the riser pipe in the shape of a nozzle.
  • the feed line comprises a feed opening which, for example, penetrates the jacket of the feed line.
  • the supply line is preferably tubular with a round tube cross-section, the supply opening being designed as a through opening running through the jacket of the tube.
  • the shut-off element can, for example, be in the form of a body of revolution, hollow cylindrical, tubular, ring-shaped or bell-shaped and encompass the supply line from the outside or also be arranged inside the supply line. Because the shut-off element has a through opening and a continuous area in its jacket, the liquid supply can be opened or closed by rotating the shut-off element.
  • the feed opening is closed by the continuous area of the shut-off element. If the shut-off element is rotated from this first rotational position, then in an intermediate position the passage opening and the supply opening first overlap, which in turn leads to an overlap a certain volume flow of liquid can enter the riser pipe. If the shut-off element is moved further, the intersection of the passage opening and the supply opening becomes larger and larger, which also increases the volume flow entering.
  • the through opening of the shut-off element is preferably above or concentric to the feed opening of the feed line.
  • the drain line is also actuated by actuating the shut-off element.
  • the shut-off element preferably has an opening for opening the drainage line and a continuous area for closing the drainage line.
  • the emptying line is preferably arranged in the lower region of the ascending pipe in order to enable emptying, in particular complete emptying, of the ascending pipe.
  • shut-off elements are preferably arranged on the shut-off element in such a way that the emptying line is closed when the liquid supply into the riser pipe is open, and that the emptying line is open when the liquid supply into the riser pipe is closed. As a result, the riser pipe can be automatically emptied when the supply of liquid is stopped.
  • the actuating element is preferably coupled to the shut-off element via a transmission.
  • a transmission is arranged along the force or torque curve acting from the actuating element to the shut-off element.
  • one or more shafts or other elements such as, for example, couplings, telescopic connections and / or plug connections, can also be provided in addition to a transmission.
  • the transmission preferably has a reduction. This means that when the operating element is rotated through a certain operating angle, the Shut-off element is rotated by a shut-off angle, the shut-off angle, however, being smaller than the actuation angle.
  • An exemplary reduction is 1:40. This means that when the actuating element is rotated ten times, the shut-off element is rotated by a quarter of a turn, that is to say by 90 °.
  • shut-off element In order to move the shut-off element from the first rotational position into the second rotational position, it is preferable for the shut-off element to pivot through 90 °. According to further embodiments, pivoting from the first rotational position into the second rotational position can be approximately 45 °, approximately 90 ° or approximately 180 °.
  • An exemplary transmission includes a spindle drive, a gate and a sensing element.
  • a spindle can be driven by the actuating element, by means of which a link is displaced linearly and in particular translationally along the axis of rotation.
  • the backdrop is, for example, an obliquely or helically extending groove or an obliquely or helically extending web which is provided, for example, in the inside of a sleeve.
  • this transmission comprises at least one scanning element which is in operative contact with the link in such a way that it is pivoted about or about an axis of rotation when the link is displaced.
  • the pivoting of the scanning element takes place to a very limited extent in comparison to the actuation of the actuating element, which is due to the reduction.
  • the sensing element is then coupled to the shut-off element, so that when the sensing element is rotated / pivoted, the shut-off element is also rotated / pivoted.
  • the scanning element when the actuating element is rotated, the scanning element can be moved along the axis of rotation via the spindle drive.
  • the link and / or the sleeve preferably remain rigid or immobile. If the scanning element is displaced along the axis of rotation, the scanning elements are moved along the backdrop and / or guided. Since the link is arranged helically or at an angle, this results in a pivoting or rotation of the scanning element or the scanning elements. This pivoting is then transmitted to the shut-off element, the transmission preferably taking place via a shaft.
  • the shaft or at least one shaft of the hydrant is adjustable in length and, in particular, designed to be telescopic.
  • the shaft is preferably provided between the scanning element and the shut-off element and preferably rigidly couples the shut-off element to the scanning element.
  • this construction can also make the riser pipe adjustable in length, with the length of the shaft changing automatically or automatically when the riser pipe is adjusted in length.
  • the riser pipe can be designed in several parts for this purpose, one part being arranged so as to be displaceable relative to the other part along the axis of rotation.
  • the shift can be made possible, for example, via a screw connection.
  • the length adjustment is preferably carried out along the axis of rotation
  • the liquid column does not have to be compressed or displaced in order to shut off the liquid supply. Rather, in the construction according to the invention, the shut-off takes place without a change in volume and, to put it simply, by cutting off the flow of liquid.
  • the riser pipe can be adjusted in length, it is possible to flexibly adapt the hydrant to the position of the underground liquid line on the one hand and to to carry out the earth level.
  • two sections of the riser pipe are telescopically connected to one another via a thread.
  • the outer pipe preferably remains fixed, which also enables a subsequent height adjustment without the hydrant having to be dug to the ground.
  • the length of the internal shaft automatically adapts to the change in length without the system having to be dismantled or excavated.
  • the segment design of the rack-like thread segments reduces the frictional forces and also the necessary manufacturing accuracy, so that the system can easily be locked or actuated with hand tools even after long periods of inactivity.
  • the configuration according to the invention preferably enables a lubricant-free mechanism for actuating the hydrant.
  • FIGS. 4a and 4b show sectional views of an exemplary transmission in two different positions.
  • the reference symbols correspond to the following components: Riser pipe 1, shut-off device 2, shut-off element 3, drain line 4, actuating element 5, axis of rotation 6, surface 7 in the form of a rotational body, jacket 8, through opening 9, continuous area (to close the liquid supply) 10, clearance 11, continuous area (to close the drain line) 12 , Feed line 13, feed opening 14, gear 15, shaft 16, spindle drive 17, gate 18, scanning element 19, sleeve 20, adjusting thread 21.
  • Fig. 1 shows a sectional representation of an embodiment of a hydrant according to the invention, the representation being interrupted at two points so that relevant components can be represented without the full length of the hydrant having to be mapped.
  • the hydrant comprises a riser pipe 1, which in the present embodiment is constructed in several parts.
  • This riser pipe 1 extends essentially from an actuating element 5 to the supply line 13, which protrudes into the riser pipe 1 on one side like a nozzle and on its other side can be connected to a subterranean liquid line.
  • the connection can take place in a conventional manner, for example via a pipe coupling and in particular via a flange connection.
  • the hydrant also comprises a shut-off device 2.
  • the shut-off device 2 comprises a shut-off element 3, which in the present embodiment is bell-shaped and has a jacket 8, the jacket being delimited at least on its inner jacket surface by a surface 7 in the form of a rotational body.
  • the shut-off element 3 is connected to a shaft 16. This shaft 16 is used for coupling or torque transmission from the actuating element 5 to the shut-off element 3.
  • the shaft 16 is constructed in several parts.
  • the shaft 16 is telescopic and comprises two subregions that can be pushed into one another.
  • the parts of the shaft 16 are coupled to one another in such a way that they have a degree of freedom with respect to one another along the longitudinal extent, in particular along the axis of rotation 6, and are displaced telescopically with respect to one another.
  • This degree of freedom or this mobility can optionally be locked using a suitable means such as a clamping screw.
  • a suitable means such as a clamping screw.
  • the parts of the shaft 16 are not round but equipped with a polygonal plug-in connection, with which a rotary connection can be established.
  • the hydrant of the Fig. 1 comprises an emptying line 4 which is designed for emptying the riser pipe 1.
  • the hydrant preferably comprises a connection or outlet in the upper region of the riser pipe 1 through which the liquid flowing into the riser pipe 1 can be removed.
  • the shut-off element 3 can be shifted into different rotational positions, as will be discussed in detail in the following figures.
  • the displacement takes place by rotating the shut-off element 3 about the axis of rotation 6.
  • the feed opening 14 of the feed line 13 can optionally be closed or opened by the shut-off element 3.
  • this gear mechanism 15 comprises a spindle drive 17, a gate 18 and a scanning element 19 which is not visible in this illustration.
  • Fig. 2 shows an oblique view of an embodiment of a hydrant according to the invention, in particular the embodiment from FIG Fig. 1 , in which, however, some components are partially hidden for better visibility.
  • the hydrant in particular the shut-off device 2 is in the first rotational position. In this the liquid supply is blocked. In this rotational position, the shut-off element 3 is arranged opposite the feed line 13 in such a way that a continuous area 10 of the shut-off element 3, in particular a continuous area 10 of the jacket 8 of the shut-off element 3, closes the feed opening 14 of the feed line 13, which is not visible here.
  • the through opening 9 of the shut-off element 3 in particular does not overlap with the supply opening 14 in this position.
  • the shut-off element 3 has a surface 7 in the form of a rotational body, the axis of rotation of which coincides with the axis of rotation 6.
  • the shaft 16 is polygonal, in particular square, in order to enable a torque transmission, although the shaft 16 is telescopic and is therefore adjustable in length along the axis of rotation 6.
  • the hydrant of the Fig. 2 comprises an emptying line 4.
  • This emptying line 4 is arranged in the lower region of the ascending pipe 1 in order to enable emptying, in particular complete emptying, of the ascending pipe 1.
  • the drain line 4 can be opened and closed by actuating the shut-off device 2.
  • the shut-off element 3 or the shut-off device 2 comprises an exposure 11 which, in the present position, is arranged in the area of the inlet of the drainage line 4. In this position the drain line 4 is open. In addition, however, the shut-off device 2 also comprises a continuous area 12 for closing the emptying line 4.
  • the riser pipe 1 is constructed in several parts, whereby a length adjustment of the riser pipe 1 is made possible.
  • the riser pipe 1 comprises an adjusting thread 21, which causes a change in length when one part of the riser pipe 1 is rotated relative to the other part of the riser pipe 1.
  • Fig. 3 shows the embodiment of Fig. 2 but in the second rotary position.
  • the liquid supply into the riser pipe 1 is open.
  • liquid can flow from the subterranean liquid line (not shown) through the supply line 13 and its supply opening 14 and then through the through opening 9 of the shut-off element 3 of the shut-off device 2 into the riser pipe 1.
  • the through opening 9 of the shut-off element 3 is located in the area of the feed opening 14 of the feed line 13.
  • a liquid supply is given in particular when the supply opening 14 and the through opening 9 have an overlap and thus overlap one another.
  • the shut-off device 2 is completely open and the passage opening 9 is located centrally above or in front of the feed opening 14, whereby a maximum cross section is released.
  • the drain line 4 is closed in that the continuous area 12 of the shut-off device 2 closes the inlet of the drain line 4.
  • the shut-off device 2 is actuated by rotating the shut-off element 3, with the between the rotational position of the Fig. 2 and the rotational position of the Fig. 3 further intermediate positions can occur in which the flow or the volume flow can be reduced compared to a full flow.
  • the Figures 4a and 4b show sectional views to explain the function of a preferred gear 15.
  • the gear 15 comprises a spindle drive 17 which is driven by actuating or rotating the actuating element 5.
  • the scanning element 19 is moved along the axis of rotation 6 via the spindle drive 17.
  • the link 18 is provided in a sleeve 20, the scanning element 19 being displaced along the axis of rotation 6 by actuating the spindle drive 17.
  • the scanning element 19 is moved along the link 18 without the sleeve 20 or the link 18 being rotated or moved.
  • the link 18 is designed as a helical groove in the interior of the sleeve 20.
  • At least one scanning element 19 is provided, two scanning elements 19 being provided in the present embodiment, which protrude on both sides on diametrically opposite sides.
  • the cutting plane is in the Figures 4a and 4b selected so that it runs through the scanning element 19 and through the scanning elements 19 in both representations. If the scanning element 19 is now displaced along the axis of rotation 6, the scanning elements 19 are moved or guided along the link 18. Since the link 18 is arranged helically or at an angle, the scanning elements 19 pivot or rotate.
  • a hydrant according to the invention in particular a preferred embodiment of a hydrant according to the invention, is operated as follows: In a first step, the actuating element 5 is actuated. It may be necessary for this to remove a protective cap and, in particular, to use a suitable tool to rotate the actuating element 5. The rotation of the actuating element 5 actuates a spindle drive 17 which displaces at least one scanning element 19 along the axis of rotation 6.
  • the scanning elements 19 are pivoted about the axis of rotation 6 by the movement along the link 18. By rotating the scanning elements 19 and connecting the scanning elements 19 to the shut-off element 3, the shut-off element 3 is also moved.
  • the shut-off element 3 comprises a passage opening 9. This is rotated by turning the shut-off element 3 to a feed opening 14 of a feed line 13 so that the liquid can enter the riser 1 of the hydrant through the feed line 13.
  • the liquid can then be withdrawn from the riser pipe 1 via a suitable opening. If the hydrant is to be shut off again, the actuating element 5 is rotated in the opposite direction. As a result, the shut-off device 2 is closed again in a manner analogous to that described above. At the same time or after the shut-off device 2 has been closed, an emptying line 4 is opened. In particular, this emptying line 4 is opened via a clearance 11 provided in the shut-off element 3. The liquid located in the riser pipe 1 after the shut-off can be discharged through the emptying line 4.
  • the shut-off device 2 and the gear 15 as well as the shaft 16 are arranged within the riser pipe 1, whereby the riser pipe 1 also acts as a housing for the components of the hydrant.
  • the axes of rotation 6 of the shut-off element 3, the spindle drive 17, the scanning element 19, the shut-off element 3 and the shaft 16 preferably run coaxially.

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Abstract

Hydrant, umfassend: ein Steigrohr (1), eine Absperrvorrichtung (2) mit einem Absperrelement (3) zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Flüssigkeitszufuhr aus einer unterirdisch verlaufenden Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr (1), eine Entleerungsleitung (4) zur Entleerung des Steigrohrs (1) bei geschlossener Absperrvorrichtung (2), und ein Betätigungselement (5) zur Betätigung der Absperrvorrichtung (2), wobei das Absperrelement (3) um eine Drehachse (6) drehbar gelagert ist, wobei das Absperrelement (3) wahlweise eine erste Drehstellung aufweist, in der die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr (1) durch das Absperrelement (3) geschlossen ist und die Entleerungsleitung (4) geöffnet ist, und wobei das Absperrelement (3) wahlweise eine zweite Drehstellung aufweist, in der die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr (1) durch das Absperrelement (3) geöffnet ist und die Entleerungsleitung (4) geschlossen ist. Das Betätigungselement (5) ist mit dem Absperrelement (3) über ein Getriebe (15) und insbesondere auch über eine Welle (16) drehbar gekoppelt und das Getriebe (15) weist eine Untersetzung auf, durch die bei einer Drehung des Betätigungselements (5) um einen Betätigungswinkel das Absperrelement (3) um einen Absperrwinkel gedreht wird, der kleiner ist als der Betätigungswinkel.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hydranten gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs.
  • Hydranten sind in unterschiedlichen Ausführungsformen seit langer Zeit bekannt und publiziert. Hydranten werden in der Regel dazu verwendet, einen Zugang zu einer im Boden verlegten Leitung für Flüssigkeiten, insbesondere einer Wasserleitung, herzustellen.
  • Hierzu umfassen herkömmliche Hydranten jeweils ein Steigrohr, das sich von der unterirdisch verlaufenden Flüssigkeitsleitung bis an die Oberfläche und in der Regel auch bis zu einer gewissen Bedienhöhe erstreckt.
  • Zum Herstellen bzw. Absperren der Flüssigkeitszufuhr in das Steigrohr umfassen dem Stand der Technik entsprechende Hydranten eine über ein Betätigungselement bedienbare Absperrvorrichtung, wie beispielsweise ein Kolbenventil. Herkömmliche Absperrvorrichtungen werden in der Regel derart betätigt, dass ein Absperrelement gegen den Flüssigkeitsdruck bewegt und auf einen Ventilsitz aufgepresst wird. Das Überwinden der vom Flüssigkeitsdruck ausgehenden Kräfte erschwert die Bedienung. Zudem werden in der Praxis durch die hohen Bedienkräfte auch der Ventilsitz und das Dichtelement übermäßig beansprucht, wodurch sich die Lebensdauer dieser Elemente reduziert. Darüber hinaus ist es bei Hydranten notwendig, eine Abdichtung über lange Zeit zu gewährleisten, was bei unter Druck stehenden Ventilsitzen ebenfalls problematisch sein kann.
  • Herkömmliche Hydranten verfügen auch über eine Entleerungsleitung, die eine Entleerung des Steigrohrs ermöglicht, wenn die Flüssigkeitszufuhr abgesperrt ist. Dies insbesondere, um zu verhindern, dass im Steigrohr verbleibende Flüssigkeit bzw. Eis zu einer Beschädigung des Hydranten führt. Als Flüssigkeiten im Sinne der Erfindung gelten insbesondere flüssige Stoffe wie Wasser, fließfähige Suspensionen, fließfähige Schäume oder dergleichen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Hydranten bereitzustellen, dessen Bedienbarkeit und Sicherheit gegenüber herkömmlichen Hydranten verbessert ist.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
  • Die Erfindung betrifft insbesondere einen Hydranten, umfassend:
    • ein Steigrohr,
    • eine Absperrvorrichtung mit einem Absperrelement zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Flüssigkeitszufuhr aus einer unterirdisch verlaufenden Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr,
    • eine Entleerungsleitung zur Entleerung des Steigrohrs bei geschlossener Absperrvorrichtung,
    • und ein Betätigungselement zur Betätigung der Absperrvorrichtung.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Absperrelement um eine Drehachse drehbar gelagert ist, dass das Absperrelement wahlweise eine erste Drehstellung aufweist, in der die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr durch das Absperrelement geschlossen ist und die Entleerungsleitung geöffnet ist, und dass das Absperrelement wahlweise eine zweite Drehstellung aufweist, in der die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr durch das Absperrelement geöffnet ist und die Entleerungsleitung geschlossen ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Entleerungsleitung in der zweiten Drehstellung durch das Absperrelement geschlossen ist, und insbesondere dass die Entleerungsleitung in der ersten Drehstellung durch das Absperrelement freigegeben ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Absperrelement zumindest abschnittsweise einer rotationskörperförmigen Fläche folgt, deren Rotationsachse konzentrisch mit der Drehachse verläuft.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Absperrelement zylinderförmig und/oder glockenförmig ausgebildet ist, dass das Absperrelement in seinem Mantel mindestens eine Durchgangsöffnung zum Öffnen der Flüssigkeitszufuhr und einen durchgehenden Bereich zum Schließen der Flüssigkeitszufuhr aufweist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Absperrelement mindestens eine Freistellung zum Öffnen der Entleerungsleitung und einen durchgehenden Bereich zum Schließen der Entleerungsleitung aufweist, und insbesondere dass die Freistellung zum Öffnen der Entleerungsleitung und der durchgehenden Bereich zum Schließen der Entleerungsleitung in dem Mantel vorgesehen ist oder ein Teil des Mantels ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Zuführungsleitung zur Zuführung der Flüssigkeit in das Steigrohr vorgesehen ist, dass sich die Zuführungsleitung stutzenförmig in das Steigrohr erstreckt, dass die Zuführungsleitung, insbesondere ihre Mantelfläche, eine Zuführungsöffnung aufweist, und dass die Zuführungsöffnung in der ersten Drehstellung des Absperrelements durch das Absperrelement, insbesondere durch den durchgehenden Bereich zum Schließen der Flüssigkeitszufuhr, verschlossen ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass eine Zuführungsleitung zur Zuführung der Flüssigkeit in das Steigrohr vorgesehen ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass sich die Zuführungsleitung stutzenförmig in das Steigrohr erstreckt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Zuführungsleitung, insbesondere in ihrer Mantelfläche, eine Zuführungsöffnung aufweist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Durchgangsöffnung des Absperrelements und die Zuführungsöffnung in der zweiten Drehstellung des Absperrelements derart zueinander positioniert sind, dass die Flüssigkeitszufuhr in das Steigrohr geöffnet ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Betätigungselement mit dem Absperrelement über ein Getriebe und insbesondere auch über eine Welle drehbar gekoppelt ist.
  • Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Getriebe eine Untersetzung aufweist, durch die bei einer Drehung des Betätigungselements um einen Betätigungswinkel das Absperrelement um einen Absperrwinkel gedreht wird, der kleiner ist als der Betätigungswinkel.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Untersetzung zwischen 1:10 bis 1:50, vorzugsweise 1:40 beträgt.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe mindestens eine Kulisse umfasst.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe ein mit der Kulisse in Wirkkontakt stehendes Abtastelement umfasst.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Getriebe einen Spindelantrieb zur Bewegung des Abtastelements entlang der Drehachse umfasst.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Kulisse schräg und/oder schraubenförmig zur Drehachse verläuft.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abtastelement derart gelagert ist, dass es bei einer Bewegung entlang der Drehachse und entlang der Kulisse um die Drehachse (6) verschwenkt wird.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Abtastelement zur Betätigung der Absperrvorrichtung mit dem Absperrelement drehverbunden bzw. drehgekoppelt ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Kulisse als in einer Hülse angeordnete schräg oder schraubenförmig verlaufende Nut ausgebildet ist, und dass insbesondere mehrere derartiger Nuten in der Hülse vorgesehen sind, die bei einer Bewegung des Abtastelements entlang der Drehachse die Abtastelemente um die Drehachse verdrehen.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Welle eine veränderbare Länge aufweist und insbesondere teleskopisch ausgebildet ist.
  • Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass das Steigrohr eine veränderbare Länge aufweist und insbesondere teleskopisch ausgebildet ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird eine Absperrvorrichtung geschaffen, deren Absperrelement nicht gegen den Flüssigkeitsdruck bewegt werden muss, um eine Absperrung des Hydranten herbeizuführen. So ist das Absperrelement bevorzugt ein drehbar gelagertes Absperrelement, das zumindest abschnittsweise einer rotationskörperförmigen Fläche folgt, wobei die Rotationsachse der Fläche konzentrisch mit der Drehachse der Bewegung des Absperrelements verläuft. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ventilen wird durch diese Form der Absperrvorrichtung zur Absperrung eine Bewegung des Absperrelements im Wesentlichen normal zur Strömungsrichtung der austretenden Flüssigkeit ausgeführt. Dadurch können die zum Absperren benötigten Kräfte reduziert werden.
  • Überdies wirkt auch im abgesperrten Zustand der Flüssigkeitsdruck bevorzugt normal zur Bewegungsrichtung des Absperrelements, insbesondere zum einzigen Freiheitsgrad des Absperrelements, womit diese Kräfte nicht in oder gegen die Bewegungsrichtung des Absperrelements sondern im Wesentlichen normal zu dieser verlaufen. Dadurch ist einerseits die Bedienbarkeit beim Öffnen und Schließen, andererseits aber auch die Zuverlässigkeit der Absperrung verbessert.
  • Das Absperrelement der Absperrvorrichtung weist zumindest zwei Drehstellungen auf, in die es wahlweise bewegt werden kann. In einer ersten Drehstellung ist die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr durch das Absperrelement geschlossen. In der zweiten Drehstellung ist die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr geöffnet. Zudem gibt es gegebenenfalls auch mindestens eine Zwischenstellung zwischen der ersten und der zweiten Drehstellung, in der eine Öffnung nur teilweise erfolgt, womit beispielsweise der Durchfluss bzw. der Volumenstrom reguliert werden kann.
  • Insbesondere umfasst der Hydrant eine Zuführungsleitung, die beispielsweise einen rohrförmigen, runden Querschnitt aufweist und stutzenförmig in das Steigrohr ragt. Die Zuführungsleitung umfasst eine Zuführungsöffnung, die beispielsweise den Mantel der Zuführungsleitung durchsetzt. Die Zuführungsleitung ist in dieser Ausführungsform bevorzugt rohrförmig mit einem runden Rohrquerschnitt ausgebildet, wobei die Zuführungsöffnung als durch den Mantel des Rohrs verlaufende Durchgangsöffnung ausgebildet ist.
  • Das Absperrelement kann beispielsweise rotationskörperförmig, hohlzylinderförmig, rohrförmig, ringförmig oder glockenförmig ausgebildet sein und die Zuführungsleitung von außen umgreifen oder auch innerhalb der Zuführungsleitung angeordnet sein. Dadurch, dass das Absperrelement in seinem Mantel eine Durchgangsöffnung und einen durchgehenden Bereich aufweist, kann durch Verdrehen des Absperrelements ein Öffnen bzw. ein Schließen der Flüssigkeitszufuhr bewirkt werden.
  • Wird der durchgehende Bereich des Absperrelements vor die Zuführungsöffnung der Zuführungsleitung gedreht, so ist die Zuführungsöffnung durch den durchgehenden Bereich des Absperrelements verschlossen. Wird das Absperrelement aus dieser ersten Drehstellung verdreht, so kommt es in einer Zwischenstellung zuerst zu einer Überschneidung der Durchgangsöffnung und der Zuführungsöffnung, womit ein gewisser Volumenstrom an Flüssigkeit in das Steigrohr eintreten kann. Wird das Absperrelement weiter bewegt, so wird die Überschneidung der Durchgangsöffnung und der Zuführungsöffnung immer größer, womit auch der eintretende Volumenstrom erhöht wird.
  • In der komplett geöffneten Stellung liegt die Durchgangsöffnung des Absperrelements bevorzugt über der oder konzentrisch zur Zuführungsöffnung der Zuführungsleitung.
  • Zudem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass auch die Entleerungsleitung durch die Betätigung des Absperrelements betätigt wird. So weist das Absperrelement bevorzugt eine Freistellung zum Öffnen der Entleerungsleitung und einen durchgehenden Bereich zum Schließen der Entleerungsleitung auf.
  • Die Entleerungsleitung ist bevorzugt im unteren Bereich des Steigrohrs angeordnet, um eine Entleerung, insbesondere eine vollständige Entleerung, des Steigrohrs zu ermöglichen.
  • Bevorzugt sind diese Elemente derart am Absperrelement angeordnet, dass die Entleerungsleitung geschlossen ist, wenn die Flüssigkeitszufuhr in das Steigrohr geöffnet ist, und dass die Entleerungsleitung geöffnet ist, wenn die Flüssigkeitszufuhr in das Steigrohr verschlossen ist. Dadurch kann eine selbsttätige Entleerung des Steigrohrs bewirkt werden, wenn die Flüssigkeitszufuhr gestoppt ist.
  • Das Betätigungselement ist mit dem Absperrelement bevorzugt über ein Getriebe gekoppelt. Dies bedeutet, dass entlang des vom Betätigungselement zum Absperrelement wirkenden Kraft- bzw. Drehmomentverlaufs ein Getriebe angeordnet ist. Entlang dieses Antriebsstrangs zur Betätigung des Absperrelements können neben einem Getriebe auch noch eine oder mehrere Wellen oder andere Elemente, wie beispielsweise Kupplungen, teleskopische Verbindungen und/oder Steckverbindungen vorgesehen sein.
  • Das Getriebe weist bevorzugt eine Untersetzung auf. Dies bedeutet, dass bei einer Drehung des Betätigungselements um einen gewissen Betätigungswinkel das Absperrelement um einen Absperrwinkel gedreht wird, wobei der Absperrwinkel jedoch kleiner ist als der Betätigungswinkel. Eine beispielhafte Untersetzung beträgt 1:40. Dies bedeutet, dass bei zehn Umdrehungen des Betätigungselements das Absperrelement um eine Viertelumdrehung, also um 90°, verdreht wird.
  • Bevorzugt ist zur Verlagerung des Absperrelements von der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung eine Verschwenkung des Absperrelements um 90° vonnöten. Gemäß weiterer Ausführungsformen kann Verschwenkung von der ersten Drehstellung in die zweite Drehstellung etwa 45°, etwa 90° oder etwa 180° betragen.
  • Grundsätzlich kann hierfür jedes Getriebe eingesetzt werden, das den technischen Anforderungen bezüglich Untersetzung, Standzeit, Drehmoment etc. entspricht. Ein beispielhaftes Getriebe umfasst einen Spindelantrieb, eine Kulisse und ein Abtastelement.
  • Durch das Betätigungselement kann eine Spindel angetrieben werden, durch die eine Kulisse entlang der Drehachse linear und insbesondere translatorisch verschoben wird. Die Kulisse ist beispielsweise eine schräg- oder schraubförmig verlaufende Nut oder ein schräg- oder schraubförmig verlaufender Steg, die /der beispielsweise in der Innenseite einer Hülse vorgesehen ist. Bei der Bewegung entlang der Drehachse wird die Kulisse bevorzugt gerade geführt und daher nicht verdreht. Ferner umfasst dieses Getriebe mindestens ein Abtastelement, das derart mit der Kulisse in Wirkkontakt steht, dass es bei dem Verschieben der Kulisse um die oder um eine Drehachse verschwenkt wird. Die Verschwenkung des Abtastelements erfolgt im Vergleich zur Betätigung des Betätigungselements jedoch in stark eingeschränktem Umfang, was auf die Untersetzung zurückzuführen ist. Das Abtastelement ist in weiterer Folge mit dem Absperrelement gekoppelt, womit bei einer Verdrehung/Verschwenkung des Abtastelements auch das Absperrelement verdreht/verschwenkt wird.
  • Alternativ kann bei einer Verdrehung des Betätigungselements über den Spindelantrieb das Abtastelement entlang der Drehachse bewegt werden. Die Kulisse und/oder die Hülse bleiben dabei bevorzugt starr bzw. unbewegt. Wird das Abtastelement entlang der Drehachse verschoben, so werden die Abtastelemente entlang der Kulisse bewegt und/oder geführt. Da die Kulisse schraubförmig bzw. schräg angeordnet ist, kommt es hierbei zu einer Verschwenkung bzw. Verdrehung des Abtastelements bzw. der Abtastelemente. Diese Verschwenkung wird in weiterer Folge auf das Absperrelement übertragen, wobei die Übertragung bevorzugt über eine Welle geschieht. Zum Ausgleich der Verschiebung der Kulisse entlang der Drehachse ist die Welle oder zumindest eine Welle des Hydranten längenverstellbar und insbesondere teleskopisch ausgebildet. Bevorzugt ist die Welle zwischen dem Abtastelement und dem Absperrelement vorgesehen und koppelt das Absperrelement bevorzugt starr mit dem Abtastelement.
  • Zudem kann durch diese Konstruktion auch das Steigrohr längenverstellbar ausgebildet sein, wobei sich bei einer Längenverstellung des Steigrohrs die Länge der Welle automatisch bzw. selbsttätig mitändert. Beispielsweise kann das Steigrohr hierzu mehrteilig ausgebildet sein, wobei der eine Teil gegenüber dem anderen Teil entlang der Drehachse verlagerbar angeordnet ist. Die Verschiebung kann beispielsweise über eine Schraubverbindung ermöglicht sein. Die Längenverstellung erfolgt bevorzugt entlang der Drehachse
  • Durch die erfindungsgemäße Konstruktion muss zum Absperren der Flüssigkeitszufuhr die Flüssigkeitssäule nicht komprimiert oder verschoben werden. Vielmehr geschieht bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Absperrung ohne Volumensänderung und vereinfacht ausgedrückt durch Abschneiden des Flüssigkeitsstroms.
  • Durch die Verwendung eines Getriebes mit einer Untersetzung wird die nachteilige Wirkung von herkömmlichen Kugelhähnen unterbunden, bei denen durch zu schnelles Schließen oder Öffnen Druckschläge hervorgerufen werden, die bei einer langsamen Betätigung, wie sie durch das Getriebe hervorgerufen wird, nicht oder nur in stark vermindertem Ausmaß auftreten. Durch die Untersetzung kann die Schließgeschwindigkeit bei manueller Betätigung so weit herabgesetzt werden, dass sich Drucksteigerungen in vertretbaren Grenzen halten.
  • Durch die Längenverstellbarkeit des Steigrohrs ist es möglich, eine flexible Anpassung des Hydranten einerseits an die Lage der unterirdischen Flüssigkeitsleitung als auch an das Erdniveau durchzuführen. Hierbei sind zwei Abschnitte des Steigrohrs teleskopisch miteinander über ein Gewinde verbunden. Durch Drehen des Hydranten kann die Höhe noch am Einsatzort stufenlos angepasst werden. Feststehend bleibt bevorzugt das Außenrohr, was auch eine nachträgliche Höhenanpassung ermöglicht, ohne dass der Hydrant bis zum Boden freigegraben werden muss. Die Länge der innenliegenden Welle passt sich automatisch an die Längenveränderung an, ohne dass das System zerlegt oder ausgegraben werden muss.
  • Durch die Segmentbauweise der zahnstangenartigen Gewindesegmente werden die Reibkräfte und auch die notwendigen Fertigungsgenauigkeiten reduziert, sodass das System auch noch nach längeren Standzeiten leicht mit Handwerkzeugen arretiert bzw. betätigt werden kann.
  • Bevorzugt sind über den Umfang vier vertikal verlaufende zahnstangenartige Gewindesegmente verteilt. Diese greifen in Gewinde des jeweils anderen Teils ein.
  • Bevorzugt ermöglicht die erfindungsgemäße Ausgestaltung eine schmiermittelfreie Mechanik zur Betätigung des Hydranten.
  • Weitere Details der Konstruktion können den Figuren und den Patentansprüchen entnommen werden.
    • Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hydranten.
    • Fig. 2 zeigt eine Schrägansicht mit teilweise ausgeblendeten Komponenten, bei der sich das Absperrelement in der ersten Drehstellung befindet.
    • Fig. 3 zeigt eine Schrägansicht mit teilweise ausgeblendeten Komponenten, bei der sich das Absperrelement in seiner zweiten Drehstellung befindet.
  • Die Figuren 4a und 4b zeigen Schnittdarstellungen eines exemplarischen Getriebes in zwei unterschiedlichen Stellungen.
  • Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden Komponenten:
    Steigrohr 1, Absperrvorrichtung 2, Absperrelement 3, Entleerungsleitung 4, Betätigungselement 5, Drehachse 6, rotationskörperförmige Fläche 7, Mantel 8, Durchgangsöffnung 9, durchgehender Bereich (zum Schließen der Flüssigkeitszufuhr) 10, Freistellung 11, durchgehender Bereich (zum Schließen der Entleerungsleitung) 12, Zuführungsleitung 13, Zuführungsöffnung 14, Getriebe 15, Welle 16, Spindelantrieb 17, Kulisse 18, Abtastelement 19, Hülse 20, Verstellgewinde 21.
  • Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hydranten, wobei die Darstellung an zwei Stellen unterbrochen ist, sodass maßgebliche Komponenten dargestellt werden können, ohne dass die volle Länge des Hydranten abgebildet werden muss.
  • Der Hydrant umfasst ein Steigrohr 1, das in der vorliegenden Ausführungsform mehrteilig ausgebildet ist. Dieses Steigrohr 1 erstreckt sich im Wesentlichen von einem Betätigungselement 5 bis zur Zuführungsleitung 13, die einseitig stutzenförmig in das Steigrohr 1 ragt und an ihrer anderen Seite mit einer unterirdisch verlaufenden Flüssigkeitsleitung verbunden werden kann. Die Verbindung kann in herkömmlicher Weise, beispielsweise über eine Rohrkupplung und insbesondere über eine Flanschverbindung, erfolgen.
  • Der Hydrant umfasst zudem eine Absperrvorrichtung 2. Die Absperrvorrichtung 2 umfasst ein Absperrelement 3, das in der vorliegenden Ausführungsform glockenförmig ausgebildet ist und einen Mantel 8 aufweist, wobei der Mantel zumindest an seiner inneren Mantelfläche von einer rotationskörperförmigen Fläche 7 begrenzt ist. Im zusammenlaufenden Bereich der Glockenform ist das Absperrelement 3 mit einer Welle 16 verbunden. Diese Welle 16 dient der Koppelung bzw. der Drehmomentübertragung von dem Betätigungselement 5 auf das Absperrelement 3.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist die Welle 16 mehrteilig ausgebildet. Insbesondere ist die Welle 16 teleskopisch ausgebildet und umfasst zwei ineinander schiebbare Teilbereiche. Dabei sind die Teile der Welle 16 derart miteinander gekoppelt, dass sie entlang der Längserstreckung, insbesondere entlang der Drehachse 6 einen Freiheitsgrad gegenüber einander aufweisen und teleskopisch gegenüber einander verschoben werden. Dieser Freiheitsgrad bzw. diese Bewegbarkeit kann gegebenenfalls über ein geeignetes Mittel wie beispielsweise über eine Klemmschraube arretiert werden. Bei einer Drehung des einen Teils der Welle 16 gegenüber dem anderen Teil ist eine formschlüssige oder kraftschlüssige Kopplung gegeben, sodass die Welle 16 ihrer Funktion entsprechend ein Drehmoment übertragen kann. Beispielsweise sind die Teile der Welle 16 nicht rund sondern mit einer polygonförmige Steckverbindung ausgestattet, womit eine Drehverbindung hergestellt werden kann.
  • Der Hydrant der Fig. 1 umfasst eine Entleerungsleitung 4, die zur Entleerung des Steigrohrs 1 ausgebildet ist. Der Hydrant umfasst bevorzugt im oberen Bereich des Steigrohrs 1 einen Anschluss bzw. Abgang, durch den das in das Steigrohr 1 strömende Flüssigkeits entnommen werden kann.
  • Zur Betätigung der Absperrvorrichtung 2 kann das Absperrelement 3 in unterschiedliche Drehstellungen verlagert werden, wie in den nachfolgenden Figuren im Detail erörtert wird. Die Verlagerung erfolgt durch Drehung des Absperrelements 3 um die Drehachse 6. Hierbei kann die Zuführungsöffnung 14 der Zuführungsleitung 13 wahlweise durch das Absperrelement 3 verschlossen oder geöffnet werden.
  • Zur Betätigung des Absperrelements 3 ist entlang des Kraftverlaufs zwischen dem Betätigungselement 5 und dem Absperrelement 3 ein Getriebe 15 vorgesehen. Dieses Getriebe 15 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform einen Spindelantrieb 17, eine Kulisse 18 und ein in dieser Darstellung nicht sichtbares Abtastelement 19.
  • Fig. 2 zeigt eine Schrägansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hydranten, insbesondere der Ausführungsform aus Fig. 1, bei der jedoch zur besseren Ersichtlichkeit einige Komponenten teilweise ausgeblendet sind.
  • Der Hydrant, insbesondere die Absperrvorrichtung 2, befindet sich in der ersten Drehstellung. In dieser ist die Flüssigkeitszufuhr abgesperrt. In dieser Drehstellung ist das Absperrelement 3 derart gegenüber der Zuführungsleitung 13 angeordnet, dass ein durchgehender Bereich 10 des Absperrelements 3, insbesondere ein durchgehender Bereich 10 des Mantels 8 des Absperrelements 3, die hier nicht sichtbare Zuführungsöffnung 14 der Zuführungsleitung 13 verschließt.
  • Die Durchgangsöffnung 9 des Absperrelements 3 weist in dieser Stellung insbesondere keine Überschneidung mit der Zuführungsöffnung 14 auf. Das Absperrelement 3 weist eine rotationskörperförmige Fläche 7 auf, deren Rotationsachse mit der Drehachse 6 übereinstimmt. Dadurch kann durch Verdrehen bzw. Verschwenken des Absperrelements 3 eine geführte und insbesondere dichtende Relativbewegung zwischen dem Absperrelement 3 und der Zuführungsleitung 13 erfolgen. Das Absperrelement 3 und die Zuführungsleitung 13 sowie auch weitere Komponenten können Dichtungen umfassen, um die Dichtwirkung zu verbessern.
  • Die Welle 16 ist in der vorliegenden Ausführungsform polygonförmig, insbesondere vierkantförmig ausgebildet, um eine Drehmomentübertragung zu ermöglichen, obwohl die Welle 16 teleskopisch und dadurch entlang der Drehachse 6 längenverstellbar ist.
  • Der Hydrant der Fig. 2 umfasst eine Entleerungsleitung 4. Diese Entleerungsleitung 4 ist im unteren Bereich des Steigrohrs 1 angeordnet, um eine Entleerung, insbesondere eine vollständige Entleerung, des Steigrohrs 1 zu ermöglichen. Die Entleerungsleitung 4 kann durch Betätigung der Absperrvorrichtung 2 geöffnet und geschlossen werden.
  • In der vorliegenden Stellung ist die Entleerungsleitung 4 geöffnet, sodass im Steigrohr 1 befindliche Flüssigkeit selbsttätig durch die Entleerungsleitung 4 austreten kann. Hierzu umfasst das Absperrelement 3 bzw. die Absperrvorrichtung 2 eine Freistellung 11, die in der vorliegenden Stellung im Bereich des Eintritts der Entleerungsleitung 4 angeordnet ist. In dieser Stellung ist die Entleerungsleitung 4 geöffnet. Zusätzlich umfasst die Absperrvorrichtung 2 jedoch auch einen durchgehenden Bereich 12 zum Schließen der Entleerungsleitung 4.
  • Das Steigrohr 1 ist mehrteilig ausgebildet, wodurch eine Längenverstellung des Steigrohrs 1 ermöglicht wird. Hierzu umfasst das Steigrohr 1 ein Verstellgewinde 21, das bei Verdrehen des einen Teils des Steigrohrs 1 gegenüber dem anderen Teil des Steigrohrs 1 eine Längenveränderung bewirkt.
  • Fig. 3 zeigt die Ausführungsform der Fig. 2 jedoch in der zweiten Drehstellung. In dieser Drehstellung ist die Flüssigkeitszufuhr in das Steigrohr 1 geöffnet. Dadurch kann Flüssigkeit von der nicht dargestellten unterirdischen Flüssigkeitsleitung durch die Zuführungsleitung 13 und deren Zuführungsöffnung 14 und dann durch die Durchgangsöffnung 9 des Absperrelements 3 der Absperrvorrichtung 2 in das Steigrohr 1 strömen. In dieser Drehstellung befindet sich die Durchgangsöffnung 9 des Absperrelements 3 im Bereich der Zuführungsöffnung 14 der Zuführungsleitung 13.
  • Eine Flüssigkeitszufuhr ist insbesondere dann gegeben, wenn die Zuführungsöffnung 14 und die Durchgangsöffnung 9 eine Überschneidung aufweisen und damit einander überlappen. In der vorliegenden Drehstellung ist die Absperrvorrichtung 2 komplett geöffnet und die Durchgangsöffnung 9 befindet sich mittig über oder vor der Zuführungsöffnung 14, womit ein maximaler Querschnitt freigegeben ist.
  • In dieser Drehstellung ist die Entleerungsleitung 4 dadurch verschlossen, dass der durchgehende Bereich 12 der Absperrvorrichtung 2 den Eintritt der Entleerungsleitung 4 verschließt.
  • Grundsätzlich erfolgt die Betätigung der Absperrvorrichtung 2 durch Verdrehung des Absperrelements 3, wobei zwischen der Drehstellung der Fig. 2 und der Drehstellung der Fig. 3 weitere Zwischenstellungen auftreten können, bei denen der Durchfluss bzw. der Volumenstrom gegenüber einem vollen Durchstrom verringert sein kann.
  • Die Figuren 4a und 4b zeigen Schnittdarstellungen zur Erklärung der Funktion eines bevorzugten Getriebes 15. Das Getriebe 15 umfasst einen Spindelantrieb 17, der durch Betätigung bzw. Verdrehung des Betätigungselements 5 angetrieben wird.
  • Bei einer Verdrehung des Betätigungselements 5 wird über den Spindelantrieb 17 das Abtastelement 19 entlang der Drehachse 6 bewegt. Die Kulisse 18 ist in der vorliegenden Ausführungsform in einer Hülse 20 vorgesehen, wobei durch Betätigung des Spindelantriebs 17 das Abtastelement 19 entlang der Drehachse 6 verschoben wird. Dabei wird das Abtastelement 19 entlang der Kulisse 18 bewegt, ohne dass die Hülse 20 oder die Kulisse 18 verdreht oder bewegt werden. Die Kulisse 18 ist in der vorliegenden Ausführungsform als schraubenförmige Nut im Inneren der Hülse 20 ausgebildet.
  • Zur Abtastung der Kulisse 18 ist zumindest ein Abtastelement 19 vorgesehen, wobei in der vorliegenden Ausführungsform zwei Abtastelemente 19 vorgesehen sind, die beidseitig an diametral gegenüberliegenden Seiten auskragen.
  • Die Schnittebene ist in den Figuren 4a und 4b so gewählt, dass sie in beiden Darstellungen durch das Abtastelement 19 bzw. durch die Abtastelemente 19 verläuft. Wird nun das Abtastelement 19 entlang der Drehachse 6 verschoben, so werden die Abtastelemente 19 entlang der Kulisse 18 bewegt bzw. geführt. Da die Kulisse 18 schraubförmig bzw. schräg angeordnet ist, kommt es hierbei zu einer Verschwenkung bzw. Verdrehung der Abtastelemente 19. Diese Verschwenkung wird in weiterer Folge auf das Absperrelement 3 übertragen, wobei in der vorliegenden Ausführungsform die Übertragung über eine Welle 16 geschieht.
  • In der Praxis geschieht die Betätigung eines erfindungsgemäßen Hydranten, insbesondere einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hydranten, wie folgt:
    In einem ersten Schritt wird das Betätigungselement 5 betätigt. Gegebenenfalls ist es hierfür notwendig, eine Schutzkappe abzunehmen und insbesondere ein passendes Werkzeug zur Verdrehung des Betätigungselements 5 zu benutzen. Die Drehung des Betätigungselements 5 betätigt einen Spindelantrieb 17, der mindestens ein Abtastelement 19 entlang der Drehachse 6 verschiebt.
  • Die Abtastelemente 19 werden durch die Bewegung entlang der Kulisse 18 um die Drehachse 6 verschwenkt. Durch die Verdrehung der Abtastelemente 19 und die Verbindung der Abtastelemente 19 mit dem Absperrelement 3 wird auch das Absperrelement 3 bewegt. Das Absperrelement 3 umfasst eine Durchgangsöffnung 9. Diese wird durch Verdrehung des Absperrelements 3 derart zu einer Zuführungsöffnung 14 einer Zuführungsleitung 13 verdreht, dass die Flüssigkeit durch die Zuführungsleitung 13 in das Steigrohr 1 des Hydranten eintreten kann.
  • In weiterer Folge kann die Flüssigkeit aus dem Steigrohr 1 über eine geeignete Öffnung entnommen werden. Soll der Hydrant wieder abgesperrt werden, so wird das Betätigungselement 5 in die Gegenrichtung gedreht. Hierdurch wird, in analog zur zuvor beschriebenen Weise, die Absperrvorrichtung 2 wieder geschlossen. Gleichzeitig oder nach dem Schließen der Absperrvorrichtung 2 wird eine Entleerungsleitung 4 geöffnet. Insbesondere wird diese Entleerungsleitung 4 über eine im Absperrelement 3 vorgesehene Freistellung 11 geöffnet. Durch die Entleerungsleitung 4 kann das nach der Absperrung im Steigrohr 1 befindliche Flüssigkeit abgeleitet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Absperrvorrichtung 2 und das Getriebe 15 sowie die Welle 16 innerhalb des Steigrohrs 1 angeordnet, womit das Steigrohr 1 zusätzlich auch als Gehäuse für die Komponenten des Hydranten wirkt.
  • Bevorzugt verlaufen die Drehachsen 6 des Absperrelements 3, des Spindelantriebs 17, des Abtastelements 19, des Absperrelements 3 und der Welle 16 koaxial.

Claims (12)

  1. Hydrant, umfassend:
    - ein Steigrohr (1),
    - eine Absperrvorrichtung (2) mit einem Absperrelement (3) zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Flüssigkeitszufuhr aus einer unterirdisch verlaufenden Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr (1),
    - eine Entleerungsleitung (4) zur Entleerung des Steigrohrs (1) bei geschlossener Absperrvorrichtung (2),
    - und ein Betätigungselement (5) zur Betätigung der Absperrvorrichtung (2),
    - wobei das Absperrelement (3) um eine Drehachse (6) drehbar gelagert ist,
    - wobei das Absperrelement (3) wahlweise eine erste Drehstellung aufweist, in der die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr (1) durch das Absperrelement (3) geschlossen ist und die Entleerungsleitung (4) geöffnet ist,
    - und wobei das Absperrelement (3) wahlweise eine zweite Drehstellung aufweist, in der die Flüssigkeitszufuhr aus der Flüssigkeitsleitung in das Steigrohr (1) durch das Absperrelement (3) geöffnet ist und die Entleerungsleitung (4) geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Betätigungselement (5) mit dem Absperrelement (3) über ein Getriebe (15) und insbesondere auch über eine Welle (16) drehbar gekoppelt ist
    - und dass das Getriebe (15) eine Untersetzung aufweist, durch die bei einer Drehung des Betätigungselements (5) um einen Betätigungswinkel das Absperrelement (3) um einen Absperrwinkel gedreht wird, der kleiner ist als der Betätigungswinkel.
  2. Hydrant nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Entleerungsleitung (4) in der zweiten Drehstellung durch das Absperrelement (3) geschlossen ist,
    - und insbesondere dass die Entleerungsleitung (4) in der ersten Drehstellung durch das Absperrelement (3) freigegeben ist
  3. Hydrant nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrelement (3) zumindest abschnittsweise einer rotationskörperförmigen Fläche (7) folgt, deren Rotationsachse konzentrisch mit der Drehachse (6) verläuft.
  4. Hydrant nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Absperrelement (3) zylinderförmig und/oder glockenförmig ausgebildet ist,
    - dass das Absperrelement (3) in seinem Mantel (8) mindestens eine Durchgangsöffnung (9) zum Öffnen der Flüssigkeitszufuhr und einen durchgehenden Bereich (10) zum Schließen der Flüssigkeitszufuhr aufweist.
  5. Hydrant nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Absperrelement (3) mindestens eine Freistellung (11) zum Öffnen der Entleerungsleitung (4) und einen durchgehenden Bereich (12) zum Schließen der Entleerungsleitung (4) aufweist,
    - und insbesondere dass die Freistellung (11) zum Öffnen der Entleerungsleitung (4) und der durchgehende Bereich (12) zum Schließen der Entleerungsleitung (4) in dem Mantel (8) vorgesehen ist oder ein Teil des Mantels (8) ist.
  6. Hydrant nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass eine Zuführungsleitung (13) zur Zuführung der Flüssigkeit in das Steigrohr (1) vorgesehen ist,
    - dass sich die Zuführungsleitung (13) stutzenförmig in das Steigrohr (1) erstreckt,
    - dass die Zuführungsleitung (13), insbesondere ihre Mantelfläche, eine Zuführungsöffnung (14) aufweist,
    - und dass die Zuführungsöffnung (14) in der ersten Drehstellung des Absperrelements (3) durch das Absperrelement (3), insbesondere durch den durchgehenden Bereich (10) zum Schließen der Flüssigkeitszufuhr, verschlossen ist.
  7. Hydrant nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    - dass eine Zuführungsleitung (13) zur Zuführung der Flüssigkeit in das Steigrohr (1) vorgesehen ist,
    - dass sich die Zuführungsleitung (13) stutzenförmig in das Steigrohr (1) erstreckt,
    - dass die Zuführungsleitung (13), insbesondere in ihrer Mantelfläche, eine Zuführungsöffnung (14) aufweist,
    - und dass die Durchgangsöffnung (9) des Absperrelements (3) und die Zuführungsöffnung (14) in der zweiten Drehstellung des Absperrelements (3) derart zueinander positioniert sind, dass die Flüssigkeitszufuhr in das Steigrohr (1) geöffnet ist.
  8. Hydrant nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Untersetzung des Getriebes zwischen 1:10 bis 1:50, vorzugsweise 1:40 beträgt.
  9. Hydrant nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
    - dass das Getriebe (15) eine Kulisse (18) und mindestens ein mit der Kulisse (18) in Wirkkontakt stehendes Abtastelement (19) umfasst,
    - dass das Getriebe (15) einen Spindelantrieb (17) zur Bewegung des Abtastelements entlang der Drehachse (6) umfasst,
    - dass die Kulisse (18) schräg und/oder schraubenförmig zur Drehachse (6) verläuft,
    - dass das Abtastelement (19) derart gelagert ist, dass es bei einer Bewegung entlang der Drehachse (6) und entlang der Kulisse (18) um die Drehachse (6) verschwenkt wird,
    - und dass das Abtastelement (19) zur Betätigung der Absperrvorrichtung (2) mit dem Absperrelement (3) drehverbunden bzw. drehgekoppelt ist.
  10. Hydrant nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
    - dass die Kulisse (18) als in einer Hülse (20) angeordnete schräg oder schraubenförmig verlaufende Nut ausgebildet ist,
    - und dass insbesondere mehrere derartiger Nuten in der Hülse (20) vorgesehen sind, die bei einer Bewegung des Abtastelements (19) entlang der Drehachse (6) die Abtastelemente (19) um die Drehachse (6) verdrehen.
  11. Hydrant nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (16) eine veränderbare Länge aufweist und insbesondere teleskopisch ausgebildet ist.
  12. Hydrant nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steigrohr (1) eine veränderbare Länge aufweist und insbesondere teleskopisch ausgebildet ist.
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