DE4114949C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rohrweiche für Anlagen zur pneumatischen Förderung von Schüttgut, bestehend aus einem Gehäuse mit einem ersten zylindrischen Anschluß und einem zweiten zylindrischen Anschluß, deren Mündungen in der Ge­ häuseinnenwand miteinander fluchten, sowie mit einem drit­ ten zylindrischen Anschluß, und mit einem Küken in dem Ge­ häuse, das über einen zu der die Achsen der Anschlüsse enthaltenden Ebene rechtwinkligen Drehzapfen drehbar in den Seitendeckeln des Gehäuses gelagert ist und einen ge­ raden, zylindrischen Strömungskanal oder zwei parallele derartige Strömungskanäle aufweist, über den oder die in zwei unterschiedlichen Drehstellungen des Kükens der erste Anschluß wahlweise mit dem zweiten oder mit dem dritten Anschluß verbindbar ist.

Eine Rohrweiche dieser Gattung ist in einer Ausführungs­ form, bei der das Küken zwei Strömungskanäle aufweist, z. B. aus der DE-PS 38 17 349 bekannt. Bei allen derarti­ gen Rohrweichen fluchten in der ersten Drehstellung des Kükens die Achse des ersten Anschlusses, diejenige des Strömungskanals bzw. des ersten Strömungskanals und die Achse des zweiten Anschlusses. Der entsprechende Strömungs­ weg hat also einen durchgehend zylindrischen Querschnitt. In der zweiten Drehstellung hingegen, in der der erste An­ schluß über den Strömungskanal oder den zweiten Strömungs­ kanal des Kükens mit dem dritten Anschluß verbunden ist, entsteht zwischen der gehäuseseitigen Mündung des ersten Anschlusses und der angrenzenden Mündung des be­ treffenden Strömungskanals des Kükens ein sogenannter geo­ metrischer Stoß, weil die Durchdringung der zylindrischen Innenwand des Gehäuses mit dem als Zylinder vorgestellten Rohrquerschnitt des Anschlusses und die entsprechende Durchdringung der zylindrischen Umfangsfläche des Kükens mit dem von dem Strömungskanal umschriebenen Zylinder we­ gen der exzentrischen Lage der jeweiligen Zylinderachsen Schnittflächen ergeben, die in Bezug auf die sie halbie­ rende Mantellinie der Gehäuseinnenfläche bzw. der Kükenum­ fangsfläche unsymmetrisch sind. Zur Vermeidung einer durch diese Unsymmetrie hervorgerufenen, abrupten Querschnitts­ veränderung muß daher mindestens eine der Mündungen nach­ gearbeitet werden. Dies ist nicht nur fertigungstechnisch aufwendig sondern führt auch zu einer Veränderung des an­ sonsten kreisförmigen Querschnittes des Strömungsweges in der ersten Stellung des Kükens.

Aus der EP 04 06 577 A1 ist bereits eine Rohrweiche mit einem Küken, das einen Strömungskanal aufweist, bekannt, bei dem dem vorstehend geschilderten Problem des geometri­ schen Stoßes dadurch begegnet wird, daß die Mündungen einerseits des gehäuseseitigen, zylindrischen ersten An­ schlusses, andererseits des Strömungskanals des Kükens in dessen zweiter Drehstellung in eine ebene, eliptische Schnittfläche gelegt sind, die entsprechend dem Prinzip des Gehrungsschnitts auf der Winkelhalbierenden des von der Achse des Anschlusses und derjenigen des Strömungska­ nals eingeschlossenen Winkelsliegt. Zur Erzielung eines stoßfreien Überganges zwischen dem Strömungskanal des Kükens und dem zweiten Anschluß in der ersten Drehstellung des Kükens sind dann allerdings entsprechende Querschnitts­ anpassungen in diesem Bereich vorzunehmen. Außerdem kann das Küken nicht als einstückiges Gußteil hergestellt werden, denn die vorgesehene Gehrungsschnittfläche kann aus herstellungstechnischen Gründen nur in Form eines in das Küken eingesetzten Rohres verwirklicht werden.

Aus der FR-PS 8 10 802 ist zwar bereits ein sog. Kugel­ hahn bekannt, der in einer Ausführungsform mit drei um jeweils 120° versetztem Gehäuseanschlüssen die wahlwei­ se Verbindung von jeweils zwei dieser Anschlüsse mit­ einander gestattet. Das Konstruktionsprinzip des im we­ sentlichen vollkugeligen Kükens in einem ebensolchen Gehäuse läßt sich jedoch auf Rohrweichen nicht Übertra­ gen, unter anderem weil das Gehäuse dann zumindest drei­ teilig ausgebildet sein muß, die Abdichtungsprobleme kaum noch lösbar sind und in keiner Drehstellung ein ge­ rader Durchgang vorhanden ist.

Ein Kugelhahn mit drei Anschlüssen ist auch aus der US- PS 34 31 931 bekannt. Hierbei fluchten zwei Gehäusean­ schlüsse miteinander, während der dritte Anschluß recht­ winkelig zu dem ersten und dem zweiten Anschluß orien­ tiert ist. Das vollkugelige Küken ist mit entsprechenden Bohrungen versehen. Das Gehäuse hat keinem kugelförmigen sondern einen zylindrischen Innenraum. Im übrigen han­ delt es sich um eine Spezialausführung für (Taucher-) Atemgeräte, bei der in der einen Drehstellung des Kükens alle drei Anschlüsse miteinander kommunizieren, während in der anderen Drehstellung lediglich die beiden mitein­ ander fluchtenden Anschlüsse miteinander kommunizieren. Auch diese Konstruktion vermag daher keine Anregung zum Bau von Rohrweichen zu liefern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einer Rohrweiche der einleitend angegebenen Gattung, also mit einem Küken mit drehsymmetrischer Umfangsfläche, eine konstruktive Lösung zu finden, bei der ein geometrischer Stoß in beiden Drehstellungen des Kükens an allen An­ schlüssen vermieden wird, ohne daß hierzu aufwendige Nach­ bearbeitungen vorgenommen bzw. die entsprechenden Quer­ schnitte in den Bereichen der jeweiligen Mündungen verän­ dert werden müssen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dieser Lösung ist die Umfangsfläche des Kükens (und dementsprechend die Innenfläche des Gehäuses) also keine Zylindermantelfläche sondern eine Freiformfläche, deren Kontur sich nach bekannten geometrischen Beziehungen er­ mitteln läßt, und zwar in Abhängigkeit von dem Abgangs­ winkel der Anschlüsse, dem Hauptdurchmesser des Kükens, sowie dem Durchmesser dessen Strömungskanals und, sofern es sich um ein Küken mit nur einem Strömungskanal handelt, der Exzentrizität dieses Strömungskanals in Bezug auf die Mittelachse des Kükens.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Rohrweiche ist Gegen­ stand des Anspruches 2. Es läßt sich nämlich zeigen, daß für die meisten Anwendungsfälle die genannte Freiformflä­ che mit so guter Näherung durch eine Kugelfläche ersetzt werden kann, daß die verbleibenden Abweichungen zu dem ge­ nauen Verlauf der Freiformfläche sich im Bereich der Fer­ tigungstoleranzen halten.

Bei der vorgeschlagenen Rohrweiche liegen die Mündungen der drei Anschlüsse nicht in zu den Anschlußachsen recht­ winkligen Ebenen. Die durch zylindrische Rohrstutzen ver­ körperten Anschlüsse können daher zur Verwirklichung un­ terschiedlicher Eintritts- und/oder Abgangswinkel jeweils um 180° um die Achse gedreht werden, die rechtwinklig zu der Schnittfläche der betreffenden Mündung verläuft, ohne daß im übrigen die Geometrie des Gehäuses und/oder des Kükens verändert werden muß.

In der Zeichnung ist die Rohrweiche nach der Erfindung in zwei beispielsweise gewählten Ausführungsformen schema­ tisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Aus­ führungsform in der ersten Drehstellung des Kükens,

Fig. 2 den gleichen Längsschnitt in der zweiten Drehstellung des Kükens,

Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine zweite Aus­ führungsform in der ersten Drehstellung des Kükens,

Fig. 5 den gleichen Längsschnitt in der zweiten Drehstellung des Kükens und

Fig. 6 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 4.

Bei der in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichten, ersten Aus­ führungsform der Rohrweiche hat das Küken nur einen Strö­ mungskanal. Die Rohrweiche besteht aus einem Gehäuse 1 mit den drei Anschlüssen 1a, 1b und 1c. In dem Gehäuse 1 ist ein vorzugsweise als einstückiges Gußteil ausgebil­ detes Küken 2 über seitliche Drehzapfen 2a und 2b drehbar gelagert, vergl. Fig. 3. Zur Drehung des Kükens dient ein nicht näher gezeichneter Antrieb mit einem Drehbolzen 3, der auf der Seite des Drehzapfens 2b mit dem Küken 2 kraft­ schlüssig verbunden ist. Das Küken 2 weist einen zylin­ drischen Strömungskanal 2c auf, der in der ersten Dreh­ stellung des Kükens gemäß Fig. 1 die Anschlüsse 1a und 1b im geraden Durchgang miteinander verbindet, hingegen in der zweiten Drehstellung des Kükens gemäß Fig. 2 die An­ schlüsse 1a und 1c miteinander verbindet.

Damit die sich jeweils gegenüberliegenden Mündungen einer­ seits des Strömungskanals 2c in der Umfangsfläche des Kü­ kens, andererseits der Anschlüsse 1a bis 1c in der Um­ fangsfläche des Gehäuses sich in den betreffenden Dreh­ stellungen des Kükens deckungsgleich gegenüberliegen, er­ füllt die vorgeschlagenen Konstruktion zwei geometrische Bedingungen:

• - Die große Achse der durch die Kontur der jeweiligen Mündung gebildeten Ellipse liegt auf der Winkelhal­ bierenden des Komplementwinkels β zu dem Winkel α, den die den Mittelpunkt M1 der Mündungsfläche des ersten Anschlusses 1a mit dem Mittelpunkt M2 der Mündungsfläche des zweiten Anschlusses 1b bzw. dem Mittelpunkt M3 der Mündungsfläche des dritten An­ schlusses 1c verbindenden Geraden A und B einschlie­ ßen.
• - Die Umfangsfläche 2d des Kükens 2 und die hierzu komplementäre Innenfläche 1d des Gehäuses sind Frei­ formflächen, die mit sehr guter Näherung der Fläche einer Kugel entsprechen, deren Radius sich, ausgehend von den wesentlichen geometrischen Gegebenheiten der Drehweiche aus der Forderung ergibt, daß die jewei­ liegen Mündungsflächen insgesamt ebene Schnittflächen sein müssen um die Bedingung eines Gehrungsschnitts zu erfüllen.

Die somit zumindest näherungsweise sphärische Form der Um­ fangsfläche des Kükens 2 erfordert, das Gehäuse zweiteilig auszubilden, wobei die Teilungsebene mit der Hauptdurch­ messerebene zusammenfällt. Gemäß Fig. 3 besteht das Ge­ häuse daher aus einem Hauptkörper 11 und einem deckelarti­ gen Teilkörper 12, der mit dem Hauptkörper 11 verschraubt ist.

Wegen der Erfüllung der Gehrungsschnittbedingungen schlie­ ßen die Längsachsen der jeweiligen Anschlüsse mit den be­ treffenden Mündungsebenen keinen rechten Winkel ein. Die­ ser Umstand ermöglicht, auf einfache Weise insbesondere zwei unterschiedliche Abgangswinkel der Anschlüsse zu realisieren, ohne im übrigen die Geometrie des Gehäuses und des Kükens verändern zu müssen. Wie aus Fig. 2 er­ sichtlich, kann nämlich beispielsweise die Achse C des An­ schlusses 1c um die auf der Mündungsebene 10 senkrecht stehende Achse D gespiegelt werden. Auf diesem Weg kann zum Beispiel anstelle eines schrägen Abganges unter 45° ein Abgang unter 90° verwirklicht werden.

Die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Ausführungsform der Rohrweiche hat in einem Gehäuse 1 ein Küken 2 mit zwei parallelen Strömungskanälen 20c und 21c. Der Vorteil die­ ser Ausführungsform besteht darin, daß der Drehwinkel des Kükens lediglich so groß sein muß wie der von den Achsen der Anschlüsse 1b und 1c eingeschlossene Winkel. Wie ins­ besondere aus Fig. 5 erkennbar, bilden die Mündungen der Strömungskanäle 20c und 21c und die jeweils gegenüberlie­ genden Mündungen hier der Anschlüsse 1a und 1c des Gehäu­ ses 1 ebene Schnittflächen, und zwar durch Einhaltung der gleichen geometrischen Beziehungen, wie sie im Zusammen­ hang mit den Fig. 1 bis 3 erläutert worden sind. Zur Klar­ stellung sei noch ergänzt, daß die Erfüllung dieser Be­ dingungen für den Stoß zwischen dem Anschluß 1a und dem Strömungskanal 21c in der in Fig. 5 gezeigten, zweiten Drehstellung des Kükens 2 wegen dessen Umfangssymmetrie zwangsläufig dazu führt, daß auch die andere Mündung des Strömungskanals 21c sowie die Mündungen des Strömungska­ nals 20c und der Anschlüsse 1b und 1c die gleichen Bedin­ gungen erfüllen.

Claims (2)

1. Rohrweiche für Anlagen zur pneumatischen Förderung von Schüttgut, bestehend aus einem Gehäuse mit einem er­ sten zylindrischen Anschluß und einem zweiten zylindri­ schen Anschluß, deren Mündungen in der Gehäuseinnenwand mit­ einander fluchten, sowie mit einem dritten zylindri­ schen Anschluß, und mit einem Küken in dem Gehäuse, das über einen zu der die Achsen der Anschlüsse enthalten­ den Ebene rechtwinkligen Drehzapfen drehbar in den Sei­ tendeckeln des Gehäuses gelagert ist und einen geraden, zylindrischen Strömungskanal oder zwei parallele der­ artige Strömungskanäle aufweist, über den oder die in zwei unterschiedlichen Drehstellungen des Kükens der erste Anschluß wahlweise mit dem zweiten oder mit dem dritten Anschluß verbindbar ist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Umfangsfläche (2d) des Kükens (2) in einem solchen Maß konvex und die Gehäuseinnenfläche (1d) gleichlaufend konkav gekrümmt sind, daß die Mün­ dungen des Strömungskanals (2c) oder der Strömungska­ näle (20c, 21c) und die jeweils gegenüberliegenden Mün­ dungen der Anschlüsse (1a, 1b, 1c) in der Gehäuseinnen­ fläche in beiden Drehstellungen des Kükens (2) zumin­ dest im wesentlichen deckungsgleiche, ebene Schnitt­ flächen sind, die jeweils auf der Winkelhalbierenden des Komplementwinkels (β) zu dem Winkel (α) liegen, den die den Mittelpunkt (M1) der Mündungsfläche des ersten Anschlusses (1a) mit demjenigen (M2) des zweiten An­ schlusses (1b) bzw. mit demjenigen (M3) des dritten Anschlusses (1c) verbindenden Geraden (A, B) ein­ schließen.

2. Rohrweiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche des Kükens und die Gehäuseinnen­ fläche sphärisch gekrümmt sind, das heißt einen kon­ stanten Krümmungsradius haben.