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Rückschlagventil mit automatischer Überströmung
Rückschlagventile mit automatischer Überströmung wurden bisher als geschweisste Konstruktionen ausgeführt. Der Kolbenschieber hatte bei diesen Konstruktionen einen relativ grossen Durchmesser (zirka 30 bis 60 mm). Das Medium, in den meisten Fällen das Speisewasser, floss durch die Mitte dieses Kolbenschiebers. Beim Schliessen der Überströmungsöffnung wirkt auf denselben in Richtung der Achse der Überströ-
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und der Differenz der Drucke im Ventil und im Raume vor der Blende ergibt. Der Druck im Räume vor der Blende ist dem hydrostatischen Druck zwischen der Höhe der Achse des Ausdehnungsgefässes und der Mündung der Rohrleitung im Behälter gleich. Bei der Bewegung des Kolbenschiebers musste zuerst die durch den Einfluss der Radialkraft auf den Kolbenschieber verursachte Reibungskraft überwunden werden.
In manchen Fällen, bei denen bei der Inbetriebsetzung energetischer Anlagen Verunreinigungen zwischen Kolbenschieber und Büchse eingedrungen waren, konnte das Gewicht des Kegels weder die von der radialen Kraft hervorgerufene Reibung noch die durch die eingedrungenen Verunreinigungen verursachten Widerstände überwinden. Infolge des beträchtlichen Durchmessers des Kolbenschiebers ergaben sich auch grosse Verluste bei geschlossener Überströmung, da durch die Kreisringfläche mit einem Durchmesser von zirka 30 - 60 mm und einer Breite von 0, 5-0, 6 mm eine bedeutende Menge Speisewasser fliessen konnte, wodurch die Wirksamkeit der Speisung vermindert wurde.
Die erfindungsgemässe Konstruktion vermeidet diese Nachteile. Sie ermöglicht überdies einen raschen Austausch schadhaft gewordener Bestandteile direkt am Betriebsort. Insbesondere wird durch eine Verminderung les Durchmessers des Kolbenschiebers auf die Hälfte und darunter sowie durch die Einhaltung gewisser Durchmesser-Toleranzen des Kolbenschiebers und der Öffnung in der Überströmungsbachse die Menge des bei geschlossener Überströmung durchfliessenden Speisewassers auf ein Minimum herabgedrückt. Das Auftreten einer auf den Kolbenschieber wirkenden radialen Kraft in Richtung der Achse der Überströmungsöffnung und eines entsprechenden Reibungswiderstandes ist bei der erfindungsgemässen Kon-
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kommen verhindert.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich ferner aus der Anordnung der Einströmöffnung in der Überströmungsbüchse, wodurch die Überströmung in eine zur Hauptströmung entgegengesetzte Richtung umgelenkt wird, wodurch Verunreinigungen nur in einer viel geringeren Menge in den Raum zwischen Überströmungsbuchse und Kolbenschieber eindringen können. Falls dennoch Verunreinigungen bis dorthin gelangen sollten, werden sie nicht wie früher in die Büchse hineingedrückt, sondern durch eine scharfe Verschlusskante des Kolbenschiebers eliminiert.
Das Wesen der Erfindung liegt im wesentlichen darin, dass die Radialkraft, welche in Richtung der Überströmungsöffnung auf den Kolbenschieber wirkt, dadurch beseitigt wird, dass eine ringförmige Ausnehmung an Stelle der bisher üblichen Überströmungsöffnung vorgesehen ist. Es wird dadurch um den Kolbenschieber herum, an Stelle der Überströmungsöffnung, ein Raum gebildet, in dem dieselben Drücke mit denselben Werten, welche früher nur an der Stelle der Überströmungsöffnung auftraten, vorhanden sind. Ferner wird bei der Erfindung die im Umsteuerraum des Ventils auftretende Druckdifferenz ausgenützt, die von der Lage des Absperrkegels und von der Wahl der Überströmungskanäle abhängig ist.
Die Druckdifferenz wirkt auf die Kreisringfläche, welche sich aus der Differenz der Durchmesser zwischen der mittleren und. der unteren Partie des Kolbenschiebers ergibt. Der mittlere Teil des Kolbenschiebers besitzt
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an der Stelle, an welcher der Übergang zum Kolbenschieberkopf erfolgt, eine scharfe Abschlusskante.
In Fig. 1 der Zeichnung ist die Erfindung in Form eines im Schnitt dargestellten Ausführungsbeispie- les gezeigt. Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den Mittelteil des Kolbenschiebers.
Der Fig. l ist zu entnehmen, dass das erfindungsgemässe Rückschlagventil mit automatischer Über- strömung einen Ventilkörper 1 und einen Absperrkegel 2 besitzt. Die Führungsspindel 3 ist in der Über- strömungsbüchse 4 geführt. In der Führungsspindel 3 ist eine Ausnehmung vorgesehen, in welcher der
Kopf 13 des Kolbenschiebers 14 eingehängt ist. Der Kopf 13 des Kolbenschiebers 14 ist das freie Ende eines Stiftes, welcher bis zum mittleren Teil 15 des Kolbenschiebers 14 reicht. Der mittlere Teil 15 des Kolbenschiebers 14 bildet an der Stelle, an der der Stift ansetzt, eine scharfe Verschlusskante. Der
Kolbenschieber 14 ist in seinem mittleren Teil 15 in der Überströmungsbnchse 4 und mit seinem unteren
Teile 16 in einer Stopfbüchse 12 geführt.
Die Überströmungsbüchse 4 besitzt eine gewisse Anzahl von Ein- lasskanälen 5. In dem der Büchse 4 gegenüberliegenden Teil des Ventils sind Überströmungskanäle 9 vor- gesehen, von denen eine Hälfte den Umsteuerraum 10 mit dem Raum 6 über den Überströmungskanal 8 verbindet. Nach aussen ist dieser Kanal 8 durch einen eingeschweissten Stopfen 11 abgedichtet. Die ande- re Hälfte der Überströmungskanäle 9 verbindet den Umsteuerungsraum 10 über eine ringförmige Ausneh- mung und einer in der Rippe 17 angebrachten Bohrung mit dem Raume vor der Blende 18. In der Über- strömungsbüchse 4 ist bei dem Überströmungskanal 8 eine ringförmige Ausnehmung 7 ausgebildet, deren
Höhe mit dem Durchmesser des Überströmungskanals 8 zumindest übereinstimmt, oder etwas grösser ist.
Das Wasser strömt durch die schrägliegenden Einströmkanäle 5 in die Überströmungsbüchse 4, u. zw. in einer Richtung, die der Hauptrichtung der Strömung entgegengesetzt ist, wodurch weitgehend das Ein- dringen von Verunreinigungen in das Überströmungssystem verhindert wird. Das Wasser durchfliesst dann den Raum 6, den Überströmungskanal 8 und gelangt schliesslich durch die eine Hälfte der Überströmungs- kanäle 9 in den Umsteuerungsraum 10. Hier wendet sich abermals die Strömungsrichtung und das Wasser tritt durch die andere Hälfte der Überströmungskanäle 9, durch die Öffnung in der Rippe 17 des Gehäuses und durch die Blende 18 in den Behälter. In der in der Fig. l dargestellten Lage des Kolbenschiebers 14 ist die Überströmungsöffnung 8 nicht abgedeckt und das Ventil lässt daher durch.
Auf den Kolbenschie- ber 14 wirkt eine Kraft, die aus dem Produkt der Kreisringfläche, welche sich aus der Differenz der
Durchmesser des Kolbenschiebers 14 in'seinem mittleren Teil 15 und seinem unteren Teil 16 ergibt, und der Differenz der Drücke, die im Raume 6 und im Umsteuerungsraume 10 auftreten. Ausserdem wird von der strömenden Flüssigkeit auf den Kolbenschieber 14 eine Kraft ausgeübt, welche durch die Wirkung des dynamischen Druckes auf die Kreisringfläche, welche die Basisfläche des Raumes 6 darstellt, hervorgerufen wird.
Wird der oberhalb des Rückschlagventils angebrachte Schieber im Sinne einer Öffnung des Ventils betätigt, so beginnt der Durchfluss. Der Absperrkegel 2 hebt sich und nimmt mit Hilfe der Führungsspindel 3 den Kolbenschieber 14 mit. Der mittlere Teil 15 des Kolbenschiebers 14 verschliesst hiebei die Überströmungsöffnung 8. Auf den Kolbenschieber 14 wirkt nun eine Kraft, welche durch das Produkt aus der im vorstehenden Absatz definierten Kreisringfläche und aus der Differenz zwischen dem Arbeitsdruck im Ventil und dem Druck im Umsteuerungsraum 10 gegeben ist. Die ringförmige Ausnehmung 7 verhindert die Entstehung einer Radialkraft in der Richtung der Achse der Überströmungsöffnung 8 auf dem mittleren Teil 15 des Kolbenschiebers 14, wenn dieser sich über die Überströmungsöffnung 8 schiebt und dieselbe verschliesst.
Im Umsteuerungsraum 10 ist bei geöffneter Überströmung der Druck annähernd gleich dem arithmetischen Mittel der Drücke im Gehäuse 1 und im Raume vor der Blende 18, was durch die erfindungsgemässe Konstruktion sichergestellt ist. Bei geschlossener Überströmung herrscht im Umsteuerungsraum 10 ein Druck, der annähernd dem hydrostatischen Druck entspricht, der zwischen der Höhe der Achse des Ausdehnungsgefässes und der Mündung der Rohrleitung im Behälter vorhanden ist, vorausgesetzt, dass dieser nicht unter Überdruck steht. Durch geeignete Wahl der wirksamen Durchmesser des Kolbenschiebers 14 kann man erzielen, dass sowohl bei offenem als auch geschlossenen Ventil die auf den Kolbenschieber 14 wirkende Kraft, welche das Bestreben hat, den Absperrkegel 2 zu schliessen, in beiden Fällen gleich gross ist.
Dies ist sehr wichtig, denn im Augenblick des Absperrens können durch die Wirkung ungleicher Kräfte beim Übergange von offen auf zu und umgekehrt axiale Schwingungen des Kolbenschiebers 14 auftreten. Die Durchmesser des Kolbenschiebers 14, die Anzahl und die Durchmesser der
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dass man aus der Kraft am Absperrkegel 2, die von der Hauptdurchflussmenge und von der Überströmungsmenge abhängig ist, innerhalb einer gewissen Toleranz feststellen kann, bei welcher Hauptdurchflussmenge die Überströmungsöffnungen 8 vom mittleren Teil. 15 des Kolbenschiebers 14 verschlossen wird.
Für den Kolbenschieber 14, die Überströmungsbuchse 4, den Stopfen 11 und die Stopfbüchse 12 wird
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in vorteilhafter Weise rostfreier, gehärteter Stahl benützt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Rückschlagventil mit automatischer Überströmung, bei welchem im Hauptdurchgang des Ventils eine mit Überströmungsöffnungen versehene Büchse angeordnet ist, wobei die Überströmungsöffnungen durch einen mit dem Absperrkegel verbundenen Kolbenschieber überwacht werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Überströmungsbüchse (4) in der Höhe der Überströmungsöffnung (8) eine ringförmige Ausnehmung (7) angebracht ist, die ebenso breit oder breiter als der Durchmesser der Überströmungsöffnung (8) ist.