CH237241A - Kugelschieber. - Google Patents

Description

      Ilugelsehieber.       Um     Kugels-ehieber,    wie sie zum Beispiel  als Absperrorgane bei Wasserkraftanlagen in  die     Rohrleitungen    eingebaut werden, zu be  tätigen, das heisst zu öffnen und zu schliessen,  sind     grosse    Antriebsmomente von einem ent  sprechenden Antriebsmechanismus     auf    die  Welle des Kugelschiebers zu     übertragen.    Die       Kräfte,    welche die auf den Drehkörper des  Schiebers wirkenden hydraulischen     Momente     erzeugen, rühren zum Teil von der kompli  zierten Umströmung des     Drehkörpers    des       Kugels.chiebere    her.

   Sie sind durch die ver  schiedenen !Strömungsgeschwindigkeiten an  den verschiedenen Stellen des Schiebers und  der dadurch     verursachten        ungleichen    Druck  verteilungen     bedingt    und können je nach dem       Öffnungswinkel    des Drehkörpers sehr ver  schieden sein..  



  In     Fig.    1 der     beiliegenden    Zeichnung     ist     zum Beispiel die     Druckverteilung    im mitt  leren     Längsschnitt    eines     Kugelschieberdreh-          körpers    bei einem Öffnungswinkel a von 10   dargestellt.

   In     diese    Figur sind die vier         Momentanteile        M',        M2,    Mg und     M4    eingezeich  net, aus denen sich das auf den Drehkörper       einwirkende        hydraulische    Moment     ergibt.    In       F'ig.    2 ist     die    Kurve .des Momentkoeffizienten       K    in     Funktion    des     Öffnungswinkels:

      a ein  getragen.     Dieser    Figur lässt sich     entnehmen,     dass der     Koeffizient        K    für     Öffnungswinkel     des Drehkörpers von     V-10'    sehr ausgeprägte  Spitzenwerte aufweist.

   Das     hängt    damit zu  sammen,     @dass,    die Strömung bei teilweiser  Öffnung des Drehkörpers im untern Teil des  selben durch dessen scharfe Kante plötzlich  stark     abgelenkt        wird,    so dass am     Eintritt    an  der untern     Innenfläche    des Drehkörpers eine  starke     relative        Unterdruckbildung        entsteht.     



  Bisher kannte man über die     betreffenden          Erscheinungen    und die damit zusammen  hängenden     Kräfte    recht wenig. Erst auf  Grund neuer     Untersuchungen    über die     Druck-          verteilung    an solchen Schiebern bei ver  schiedenen Betriebszuständen (vergleiche       "Escher-Wyss-Mitteilungen",    1942, S. 19,6)  ist man sich erstmalig über die     vorstehend         dargelegten Vorgänge an Kugelschiebern klar  g     eworden.     



  Zweck der Erfindung     ist    nun, einen       Kugelschieber    zu schaffen, zu dessen Be  tätigung bei vollkommener     Betriebssicherheit:     ein möglichst kleines     Antriebsmoment    nötig       ist.    Je kleiner aber das hydraulische     -Moment     ist, das von den Wasserkräften auf den Dreh  körper     ausgeübt    wird, desto kleiner     können     auch der     Antriebsmechanismus,    die     Wellen,          Ölpumpen    und dergleichen gehalten werden,  was zu wesentlichen Einsparungen an Mate  rial und zur Verbilligung des Betriebes führt.

    Durch Versuche wurde festgestellt, dass das       bei    der Verstellung des     Drehkörpers    zu über  -windende maximale Drehmoment ganz be  deutend, und zwar bis auf     s/3    des früher  als unvermeidlich angesehenen vermindert  werden kann, wenn dafür gesorgt wird,  dass die relativen Unterdruckgebiete an  der strombestrichenen Innenfläche des     Ku-          gelschieberdrehkörpers    möglichst verklei  nert werden.

   Vor allem ist es wichtig,  dass der relative Unterdruck. welcher sieh  bei der     Drehkörperstellung    mit     maximalem     hydraulischem Moment auf der     Innenseite     des     Drehkörpers    vorne bildet, verkleinert  wird. Dieser relative Unterdruck ist nämlich  die     Hauptursache    des grossen hydraulischen       Momentes.     



  Um den erwähnten Feststellungen Rech  nung zu tragen, :sind nun am Drehkörper des  Kugelschiebers gemäss vorliegender Erfin  dung Mittel vorgesehen, welche den in den  verschiedenen Zwischenstellungen des Dreh  körpers an dessen strombestrichener Innen  fläche auftretenden     relativen    Unterdruck zu  verkleinern und damit auch das auf diesen  Körper wirkende hydraulische     -Moment    her  abzumindern gestatten.

   Zweckmässig können  die     erwähnten    Mittel in Öffnungen bestehen,  die es .dem Strömungsmittel in Zwischenstel  lungen des Drehkörpers ermöglichen, aus  Überdruckgebieten in     Unterdruelzgebiete    zu  strömen, die an der Innenfläche des     Dreh-          körpers    vorhanden sind.  



  Auf der Zeichnung sind verschiedene Aus-    Führungsformen des Erfindungsgegenstandes  beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigt:       F'ig.    3 einen mittleren Längsschnitt durch  einen     Kugelschieberdrehkörper,    bei     dem        .der          untere        Teil    der Eintrittskante     zackenförmig     ausgebildet ist,     und;          Fig.    4 und 5 zeigen mittlere Längsschnitte  durch     Kegelschieberkörper,    in denen zum  Druckausgleich an ihrer strombestrichenen  Innenfläche Öffnungen vorgesehen sind.  



  In     Fig.3    bezeichnet 1 den Drehkörper  eines     hu;grelschiebers,    dessen übrige Teile der  Einfachheit halber nicht dargestellt sind,  und 2 ist eine Leitung, in die der Kugel  schieber eingebaut ist und die vom Wasser  in Richtung des Pfeils A     durchströmt    wird.  In der Hälfte des Drehkörpers 1, die beim  Schliessen des letzteren gegen die Strömungs  richtung     bewegt    wird, sind am untern Teil  der Eintrittskante 3 Zacken 4     vorgesehen.     Durch diese Zacken 4 wird in den Zwischen  stellungen des Drehkörpers 1 eine Strömungs  ablösung im untern, vordern Teil dieses Kör  pers 1 gebrochen, so dass dort ein verkleinerter  Unterdruck auftritt.  



  Bei dem in     Fig.4        gezeigten        Drehkörper     > sind im     vordern    Teil der     Drehkörperhälfte,     welche     lxim    Schliessen des     Drehkörpers    gegen  die     Strömungsrichtung    bewegt wird, durch  Kanäle.     G    gebildete Öffnungen vorgesehen,  durch die in     Zwischenstellungen    des Dreh  körpers 5 Wasser aus einem     Überdruckgebiet     7 in Unterdruckgebiete an der strombestriche  nen Innenfläche des Drehkörpers 5 strömen  kann.  



  Bei dem in     Fig.    5 gezeigten     Kugelschie-          berdrehkörper    8 ist im Innern desselben ein       Hohlraum    9 vorgesehen, der durch eine  Gruppe     van    Öffnungen 10 mit einem     Unter-          druckgebiet    an     der    strombestrichenen Innen  fläche des Drehkörpers 8 und durch eine  weitere Gruppe von Öffnungen 1.1 mit einem       Überdrtpckgebiet    im     Innern    des Drehkörpers  8 in     Verbindung    steht.

   Durch -die     Öffnungen     10 und 1.1     sowie    den     Hohli;aum    9 kann nun       Flüssigkeit        .aus    einem     Ülberdrucl,:gebiet    nach  einem     Unterdruckgebiet    strömen, wodurch       hohe        relative        Unterdrücke    an der strom-      bestrichenem Innenfläche des Drehkörpers 8  verkleinert werden.  



       Kugelschieber    nach der Erfindung lassen  sich sowohl in hydraulischen als auch Gas  leitungen einbauen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Kugelschieber für hydraulische und Gas leitungen, dadurch gekennzeichnet, dass am Kugelschieberdrehkörper Mittel vorgesehen sind, welche den in Zwischenstellungen des Drehkörpers an dessen strombestrichener Innenfläche auftretenden relativen Unter- diruck zu verkleinern und damit auch das auf diesen Körper wirkende hydraulische Mo ment herabzumindern gestatten. UNTERANSPRüCHE 1.

   Kugelschieber nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass in der Hälfte des Drehkörpers, däe beim Schliessen gegen die Strömungs.riclltung bewegt wird, Öffnungen vorgesehen sind, die es dem Strömungsmittel in Zwischenstellungen des Drehkörpers er möglichen, aus Überdruckgebieten in an der Innenfläche des Drehkörpers vorhandene Unterdruckgebliete zu strömen, wodurch der Unterdruck verkleinert wird. 2.

   Kugelschieber nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehkörper ein Hohlraum vorgesehen ist, der durch mindestens eine Öffnung mit an der strombestrichenen Innenfläche des Drehkörpers vorhandenen Unterc1ruckgebieten und zudem durch mindestens eine weitere Öffnung mit an jener Innenfläche vorhande nen Überdruckgebieten verbunden ist. 3.

   Kugelschieber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Eintrittskante der Drehkörperhälfte, die beim Schliessen des Drehkörpers gegen die Strömungsriclhtung bewegt wird, so aus gebildet ist, dass sie eine Störung der Strö mung und dadurch das Brechen der bei Zwischenstellungen des Drehkörpers auf des sen Eintrittsseite sich einstellenden Ablösun gen bewirkt. 4. Kugelschieber nachPatentanspruch und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Eintrittskante des Dreh körpers mit Zacken versehen ist.