Servogesteuerter Ringschieber für Flüssigkeiten. Die Erfindung betrifft einen servogesteuer- ten Ringschieber mit einem vom Leitungs druck beaufschlagten Kolben als Verschluss- körper, dessen Aussendurchmesser grösser als der Aussendurchmesser der ringförmigen Ab schlussfläche zwischen Verschlusskörper und Ventilsitz bemessen. ist und dessen Führungs zylinder mit der Zuleitung über eine Strö mungsdrossel und mit der Ableitung über ein Absperrorgan verbunden ist. Solche bekannte Ringschieber öffnen sieh von selbst, wenn man das Absperrorgan öffnet, da der Zylinder innenraum vom Leitungsdruck entlastet wird.
Sie schliessen sich anderseits von selbst, wenn man das Absperrorgan schliesst, da der volle Leitungsdruck im erwähnten Zylinderinnen raum wirksam wird. Da man die erwähnte Strömungsdrossel jedoch aus konstruktiven Gründen und zur Vermeidung einer Verstop fung nicht beliebig eng machen kann, schliesst ein solcher Ringschieber sehr rasch und er zeugt daher in der Leitung einen gefährlichen Wasserschlag , Diesen kann man zwar in be kannter -Weise abdämpfen, indem man an die Zuleitung einen Windkessel entsprechender Grösse anschliesst; dieser ergibt jedoch eine unerwünschte Erhöhung des Aufwandes und des Raumbedarfes.
Die Erfindung besteht darin, dass an den Führungszylinder des Ventilkolbens ein Hohl raum angeschlossen ist, der bei entsprechen dem Einbau des Ringschiebers in die Druck leitung als Windkessel wirkt. Es hat sich ge zeigt, dass man in diesem Falle mit einem viel kleineren Windkessel auskommt, weil dieser den Druckanstieg im Führungszylinder ver zögert, so dass die aus der Leitung kommende Druckwelle bis zu ihrer Entladung das Ven til offen hält. Infolgedessen kann sich die Energie der abgebremsten Strömung unmittel bar über das Ventil entladen, während der Windkessel nur noch einen kleinen Teil dieser Energie abzufangen braucht.
Die Zeichnungen geben zwei Ausführungs beispiele äer Erfindung wieder, und zwar zeigen Fig.1 einen Axialschnitt und Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäss der Linie 11-II der Fig.l durch einen erfin dungsgemässen Ringschieber, dessen. Absperr organ (10) im Flansch (5) liegt, und Fig. 3 einen Axialschnitt durch einen er findungsgemässen Ringschieber, dessen Ab sperrorgan (10a) am Ventilkolben (6) an geordnet ist.
Nach Fig. 1 ist das Ringschiebergehäuse 1 über den Flansch 4 mit dem Zulauf (Druck seite) und über den Flansch 5 mit dem Ablauf der Leitung verbunden. Es umschliesst den Führungszylinder 2, in dem der topfförmige Ringschieberkolben 6 gleitet. Der Zylinder 2 wird hierbei von Rippen 3 getragen, die gleichzeitig innerhalb des zylindrischen Spal tes 7 als Führung für den Ringschieberkolben 6 dienen.
Das ganze System 1-5 besteht aus, einem einzigen, zusammenhängenden, nur an den Planschflächen und auf den Gleitflächen des Zylinders 2 bearbeiteten Crussstück. Der in den Flansch 5 eingesetzte Halte ring 8 dient gleichzeitig als Schiebersitz. Da bei ist der Aussendurchmesser d der ring förmigen Abschlussfläche des Schiebers etwas kleiner bemessen als der Aussendurchmesser D des Ringschieberkolbens im Führungszylin der 2.
In der linken Rippe 3 liegt der Kanal 9, welcher zum Absperrorgan 10 führt. Dieses ist in den Flansch 5 eingebaut und verbindet den Kanal 9 mit dem Ablauf der Leitung. Das Absperrorgan 10 weist ein einfaches Hahn küken mit der Mündung 11 auf und wird von Hand mittels des Hebels 12 betätigt.
Der Führungszylinder 2 ist über eine enge Strömungsdrossel 13, welche in den über dem Zylinder 2 liegenden, vom 1lantelstück 15 um hüllten Raum 23 hineinragt, mit der Druck seite der Leitung verbunden (Finlassflanseh 4). Der Querschnitt der Strömungsdrossel 1.3 ist wesentlich kleiner bemessen als der Quer schnitt der Leitung 9 und des voll geöffneten Absperrorgans 10. Ist das Absperrorgan 10 geschlossen, so überträgt sich der volle Lei tungsdruck über die Drossel 13 in den Zylin der 2 und drückt den Ringschieberkolben 6 auf den Sitz B.
Wird dagegen das Absperr organ 10 langsam geöffnet, so entsteht eine Strömung über die Drossel 13, den Innenraum des Mantels 15 und das Absperrorgan 10; diese Strömung lässt an der Drossel 13 den Druckabfall pi und am Absperrorgan 10 den Druckabfall p2 entstehen, deren Summe dem Leitungsdruek P entspricht.
Innerhalb des Zylinders 2 herrscht dann also nur noch der Partialdruek p@,,. Sobald die auf den. R.ing schieberkolben 6 ausgeübte Schliesskraft des Partialdruckes <I>p2</I> kleiner wird als die vom Leitungsdruck P auf die Ringzone D-d aus geübte Öffnungskraft, hebt sich der Ring schieberkolben 6 an und öffnet den Spalt 7.
Diese Öffnungsbewegung wird in den Zwi schenstellungen des Ringschieberkolbens 6 durch den Anströmdruck unterstützt, dem der entsprechend geformte Boden des Ringschie- berkolbens 6 unterworfen ist. Dabei lässt sieh leicht erreichen, dass sich mit fortschreitender Öffnung des Absperrorgans 10 der Ringschie- berkolben 6 nach einer stetigen Funktion öff net und auch Zwischenstellungen einhält, so dass sich also der Ringschieberkolben mittels des Absperrorgans 7.0 in jeder gewünschten Stellung festhalten lässt.
Um die jeweilige Stellung des Ringschie- berkolbens 6 von aussen erkennbar zu machen, kann man ein mechanisehes Anzeigesystem vorsehen. Dieses möge nach Fig.1 zum Bei spiel aus einem gefederten Zeigerwerk 1.8 be stehen, welches mit dem Ringsehieberkolben 6 über einen Bowdenzug 17 verbunden ist.
In Fig. 3 sind gleichartige Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeiehnet wie in Fig. 1 und 2. Im CTegensatz zu Fig. 1. ist das Absperr organ, in diesem Fall das Servoventil 10a., je doch in Fig. 3 am Boden des Ringschieberkol- bens 6 angeordnet. Sein Ventilkörper ist, über ein im Rohr 24 geführtes, kräftiges Stahlseil 15a mit dem abgedichteten Kolben 19 verbun den, der sieh von aussen mittels des Handgrif fes 20 betätigen lässt.
Der Ventilkörper 25 ist in einem mit dem Ringschieber 6 versehraub- ten Flansch 26 geführt, wobei ihm durch An schläge ein begrenztes Öffnungsspiel gelassen ist. Auf diese Weise ist das Betätigungsorgan 20 auch mit dem Ringschieberkolben 6 kraft schlüssig verbunden.
Drüekt man mittels des Handgriffes 20 auf den Kolben 19, so schiebt das Stahlseil 15a den Ventilkörper 25 nach unten und schliesst das Servoventil 10a.. Das über die Drossel 13 einströmende Druekmedium presst dann den Ringsehieberkolben 6 auf den Sehie- bersitz 8 und schliesst damit den Spalt 7.
Zieht man hingegen den Handgriff 20 leicht heraus, so öffnet sieh das Servoventil 10a, und i das abfliessende Druekmedium entlastet den Ringschieberkolben 6, so dass dieser in der oben beschriebenen Weise vom Leitungsdruck angehoben wird.
Hält man jedoch den Hand griff 20 in einer Zwischenstellung fest, so spielt sich der Ringschieberkolben 6 innerhalb des durch die Anschläge des Ventilkörpers 25 begrenzten Ventilspiels auf eine mittlere Stel lung ein, bei welcher durch das Zusammen wirken der Strömungsdrossel 13 mit dem va riablen Strömungswiderstand des Servoventils 10a innerhalb des Zylinders 2 ein mittlerer Druck entsteht, der den Ringschieberkolben 6 gegen die von unten auf diesen Kolben wir kende Druelikomponente in der betreffenden Stellung festhält.
Der Handgriff 20 kann in jeder Stellung durch eine (nicht gezeichnete) Arretiervorriehtung festgehalten werden; da seine Stellung stets derjenigen des Ringschie- berkolbens 6 entspricht, ermöglicht er gleich seitig die äussere Ablesung der Sehieberstel- lung. Ist die Leitung drucklos, so dass die Servokraft fehlt, so kann man den Ring- sehieberkolben 6 unmittelbar vom Handgriff \?0 aus mittels des kräftigen Bowdenzuges 15a in jede gewünschte Lage bringen.
Bei entsprechendem Einbau des Schiebers in die Druckleitung wird durch das an der Strömungsdrossel 13 vorgesehene Verlänge rungsrohr 14 der Hohlraum 23, der an den Zylinderraum angeschlossen ist, zu einem Windkessel ausgestaltet (siehe auch Fig.1) . Dies hat folgende Bedeutung Schliesst man das Ventil durch Einschie ben des Handgriffes 20 sehr rasch, so ent steht. am Ringschieberkolben 6 kurz vor sei nem Aufsetzen auf den Ring 8 ein Staudruck, der den Kolben 6 anzuheben bestrebt ist. Durch die Zusammenwirkung der Strömungs drossel 13 mit dem Windkessel 23 wird die Übertragung dieses Staudruckes auf den In nenraum des Zylinders 2 jedoch stark ver zögert.
Infolgedessen verlangsamt sieh die Schliessbewegung des Ringschieberkolbens 6 automatisch und wird kurz vor dem völligen Absehluss vorübergehend rückläufig, so dass die gestaute Strömungsenergie sich über den noch ein wenig offengehaltenen Spalt 7 ent laden und der erwähnte Staudruck sieh nicht mehr zu der steilen. Druckspitze eines Was serschlages auswachsen kann.
Wird der Ringschieber in der umgekehr ten (um 180 gedrehten) Lage verwendet, so kann man in Fig.1 den Hohlraum des Ring- sehieberkolbens 6 als Windkessel benutzen;
in Fig. 3 muss zu diesem Zwecke auf den Ring flansch 26 ein Verlängerungsrohr aufgesetzt werden, welches das Drahtseil 15a etwa bis an das Ende seines Mantels 24 in einem lichten Abstand von 1-2 cm umgibt und das als Flüssigkeitsverschluss nach Art dQs Rohres 1'4 wirkt. Bei Einbau- mit waagrechter Ventil achse wirkt der eingezogene Deckel 16 (Fig.1) bzw. 21 (Fug. 3) als Flüssigkeitsversehluss.
Servo-controlled ring slide for liquids. The invention relates to a servo-controlled ring slide with a piston acted upon by line pressure as the closure body, the outer diameter of which is larger than the outer diameter of the annular end surface between the closure body and the valve seat. and whose guide cylinder is connected to the supply line via a flow throttle and to the discharge line via a shut-off device. Such known ring slide open see by itself when you open the shut-off device, since the cylinder interior is relieved of line pressure.
On the other hand, they close by themselves when the shut-off device is closed, since the full line pressure in the aforementioned cylinder interior is effective. Since you cannot make the aforementioned flow throttle for structural reasons and to avoid clogging, such a ring slide closes very quickly and it therefore generates a dangerous water hammer in the line, this can be dampened in a known manner by an air tank of the appropriate size is connected to the supply line; however, this results in an undesirable increase in effort and space requirements.
The invention consists in that a hollow space is connected to the guide cylinder of the valve piston, which acts as an air chamber when the ring slide is installed in the pressure line. It has been shown that in this case you can get by with a much smaller air chamber, because this delays the pressure increase in the guide cylinder so that the pressure wave coming from the line keeps the valve open until it is discharged. As a result, the energy of the slowed-down flow can be discharged directly through the valve, while the air vessel only needs to absorb a small part of this energy.
The drawings show two exemplary embodiments of the invention, namely FIG. 1 shows an axial section and FIG. 2 shows a horizontal section along the line 11-II of FIG. 1 through an annular slide according to the invention, its. Shut-off organ (10) is in the flange (5), and Fig. 3 shows an axial section through a ring slide according to the invention, whose shut-off element (10a) is arranged on the valve piston (6).
According to Fig. 1, the ring valve housing 1 is connected via the flange 4 to the inlet (pressure side) and via the flange 5 to the outlet of the line. It surrounds the guide cylinder 2 in which the cup-shaped annular slide piston 6 slides. The cylinder 2 is supported by ribs 3, which simultaneously serve as a guide for the annular slide piston 6 within the cylindrical Spal 7.
The whole system 1-5 consists of a single, contiguous piece of cruss machined only on the planar surfaces and on the sliding surfaces of cylinder 2. The retaining ring 8 inserted into the flange 5 also serves as a slide seat. Since the outer diameter d of the ring-shaped end face of the slide is somewhat smaller than the outer diameter D of the ring slide piston in the guide cylinder 2.
The channel 9, which leads to the shut-off element 10, is located in the left rib 3. This is built into the flange 5 and connects the channel 9 with the outlet of the line. The shut-off element 10 has a simple cock with the mouth 11 and is operated by hand by means of the lever 12.
The guide cylinder 2 is connected to the pressure side of the line via a narrow flow throttle 13, which protrudes into the space 23 above the cylinder 2 and surrounded by the 1lantelstück 15 (Finlassflanseh 4). The cross-section of the flow throttle 1.3 is much smaller than the cross-section of the line 9 and the fully open shut-off element 10. If the shut-off element 10 is closed, the full line pressure is transmitted via the throttle 13 into the cylinder 2 and presses the annular slide piston 6 on seat B.
If, on the other hand, the shut-off organ 10 is slowly opened, a flow arises through the throttle 13, the interior of the shell 15 and the shut-off element 10; This flow causes the pressure drop pi at the throttle 13 and the pressure drop p2 at the shut-off element 10, the sum of which corresponds to the line pressure P.
Within the cylinder 2, only the partial pressure p @ ,, then prevails. As soon as the. The closing force of the partial pressure <I> p2 </I> exerted by the ring spool 6 becomes smaller than the opening force exerted by the line pressure P on the ring zone D-d, the ring spool 6 rises and opens the gap 7.
This opening movement is supported in the inter mediate positions of the annular slide piston 6 by the flow pressure to which the correspondingly shaped bottom of the annular slide piston 6 is subjected. It can easily be achieved that as the shut-off element 10 continues to open, the annular slide piston 6 opens according to a continuous function and also maintains intermediate positions, so that the annular slide piston can be held in any desired position by means of the shut-off element 7.0.
In order to make the respective position of the annular slide piston 6 recognizable from the outside, a mechanical display system can be provided. This may be according to Figure 1 for example from a spring-loaded pointer mechanism 1.8 be, which is connected to the ring valve piston 6 via a Bowden cable 17.
In Fig. 3, similar parts are denoted with the same reference numerals as in Fig. 1 and 2. In contrast to Fig. 1. The shut-off organ, in this case the servo valve 10a., But in Fig. 3 at the bottom of the ring slide piston - 6 arranged. Its valve body is connected to the sealed piston 19 via a strong steel cable 15a guided in the tube 24, which can be operated from the outside by means of the handle 20.
The valve body 25 is guided in a flange 26 versehraub- th with the ring slide 6, whereby it is left with a limited opening clearance through stops. In this way, the actuator 20 is positively connected to the annular slide piston 6.
If you press the piston 19 by means of the handle 20, the steel cable 15a pushes the valve body 25 downwards and closes the servo valve 10a .. The pressure medium flowing in via the throttle 13 then presses the ring valve piston 6 onto the valve seat 8 and thus closes the valve Gap 7.
If, on the other hand, the handle 20 is pulled out slightly, the servo valve 10a opens, and the outflowing pressure medium relieves the annular slide piston 6, so that it is lifted by the line pressure in the manner described above.
However, if you hold the hand grip 20 in an intermediate position, the ring slide piston 6 plays within the valve clearance limited by the stops of the valve body 25 to a middle position, in which the flow throttle 13 interacts with the variable flow resistance of the Servo valve 10a within the cylinder 2 creates a medium pressure that holds the annular slide piston 6 against the pressure component from below on this piston we kende in the relevant position.
The handle 20 can be held in any position by a (not shown) Arretiervorriehtung; since its position always corresponds to that of the ring slide piston 6, it enables the external reading of the position of the sight slide at the same time. If the line is pressureless, so that there is no servo force, the ring valve piston 6 can be brought into any desired position directly from the handle by means of the powerful Bowden cable 15a.
With appropriate installation of the slide in the pressure line, the cavity 23, which is connected to the cylinder chamber, is formed into an air vessel through the extension tube 14 provided on the flow throttle 13 (see also FIG. 1). This has the following meaning. If the valve is closed very quickly by inserting the handle 20, it is created. on the ring slide piston 6 shortly before being placed on the ring 8 a dynamic pressure, which the piston 6 tries to raise. Due to the interaction of the flow throttle 13 with the air vessel 23, the transfer of this dynamic pressure to the interior of the cylinder 2 is, however, greatly delayed ver.
As a result, the closing movement of the annular slide piston 6 slows down automatically and is temporarily reduced shortly before the complete closure, so that the accumulated flow energy is discharged through the gap 7, which is still a little open, and the aforementioned dynamic pressure no longer looks too steep. Pressure peak of a water hammer can grow out.
If the ring slide is used in the reverse position (rotated by 180), the cavity of the ring slide piston 6 in FIG. 1 can be used as an air chamber;
In Fig. 3, an extension tube must be placed on the ring flange 26 for this purpose, which surrounds the wire rope 15a approximately to the end of its jacket 24 at a clearance of 1-2 cm and which acts as a liquid seal in the manner of a pipe 1 ' 4 works. When installing with a horizontal valve axis, the retracted cover 16 (Fig. 1) or 21 (Fig. 3) acts as a liquid seal.