DE565706C - Steuerschieber zur Verbindung zweier Rohrleitungssysteme und zur gleichzeitigen Regelung der Durchflussrichtung und -menge in einem dieser beiden Systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen in einer Rohrleitung eingebauten Steuerschieber, der gleichzeitig an eine Druck- und an eine Saugleitung angeschlossen ist, beispielsweise an die Kreisleitung einer Pumpe, und der dazu dient, die Rohrleitung abwechselnd in dem einen oder anderen Sinne an die Pumpenleitung anzuschließen und gleichzeitig die Durchflußmenge der Rohrleitung zu regeln.

Um hydraulische Zylindermotoren beiderseitig an eine Druckflüssigkeitsleitung, z. B. an eine Flüssigkeitspumpe, anschließen zu können, sind zylindrische Kolbenschieber bekannt, welche bei axialer Verschiebung rund um ihre Mantelfläche verlaufende Kanäle miteinander verbinden, wobei diese Kanäle mit den beiden Kolbenseiten des zu steuernden Zylindermotors und mit der Druckflüssigkeitsleitung in Verbindung stehen. Diese Schieber ermöglichen jedoch nicht die obenerwähnte unmittelbare Verbindung zwischen zwei Ringleitungen und gestatten ferner keine einwandfreie Regelung der Strömungsmenge.

Erfindungsgemäß besteht der Steuerschieber ebenfalls aus einem zylindrischen Gehäuse, welches jedoch senkrecht zur Achsrichtung unterteilt ist. An die so erhaltenen beiden Kammern des Gehäuses sind die Druck- und Saugleitung der Fördereinrichtung dauernd angeschlossen. Die Mantelfläche des Schiebergehäuses besitzt in für sich allein bekannter Weise durch Ringschieber verschließbare Schlitze, durch welche jede der beiden Kammern mit jedem der beiden Anschlußenden derjenigen Rohrleitung, deren Strömungsrichtung und -menge gesteuert werden soll, in Verbindung gebracht werden kann. Um jede der beiden Kammern des Schiebergehäuses sind zweckmäßig zwei Spiralgehäuse gelegt, von denen das eine mit dem einen Anschluß- 4" ende und das andere mit dem zweiten An^ schlußende in Verbindung steht. Die Ringschieber werden dann so gesteuert, daß jeweils eines der beiden zur Druck- und Saugkammer gehörenden Spiralgehäuse abgeschlossen ist, +5 während das andere teilweise oder ganz geöffnet ist, so daß die Rohrleitung stets in dem einen oder anderen Sinne durchflossen wird. Im folgenden ist die Erfindung beispielsweise für den Fall ausführlich beschrieben, daß der Steuerschieber zur Regelung der Strömung von Flüssigkeitsmassen gesteuerter Schlingertanks bei Schiffen dient. Fig. 1 zeigt den Einbau des Steuerschiebers in die Förderleitung einer solchen Tankstabilisierungsanlage, während die Fig. 2 und 3 im Längsund Querschnitt eine Ausführungsform des neuen Steuerschiebers darstellen. In Fig. 4

*.) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr.-Ing. Dr. Hermann Hort in Berlin-Charlottenburg.

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und 5 ist derselbe Steuerschieber mit einem besonders vorteilhaften Antrieb in Seitenansicht bzw. im Querschnitt dargestellt.

In Fig. ι sind an den Seitenwänden des Schiffes ι die beiden Schlingertanks 2 angeordnet, die nach unten hin unmittelbar mit der See in Verbindung stehen. Die Lufträume dieser Tanks sind durch eine Leitung 3 verbunden, in welcher der Steuerschieber 4 eingebaut ist, der gleichzeitig mittels der Saugleitung 5 und der Druckleitung 6 an die Pumpe 7 angeschlossen ist, die stets in der gleichen Richtung umläuft und die Luft in der Kreisleitung 5, 6 in der durch Pfeile angedeuteten Richtung fördert. Der Steuerschieber 4 wird in noch zu erläuternder Weise so gesteuert, daß er die Saug- und Druckleitungen 5, 6 der Pumpe abwechselnd mit den beiden Anschlußenden der Rohrleitung 3 in soleher Weise verbindet, daß während einer vollen Schlingerbewegung des Schiffes 1 eine (der Größe des jeweiligen Schlingerwinkels) entsprechende Luftmenge aus dem Tank der einen Schiffsseite in denjenigen der anderen Schiffsseite und wieder zurückgefördert wird. Eine Ausführungsform des Steuerschiebers 4 ist in Fig. 2 im Längsschnitt und in Fig. 3 in Draufsicht, teilweise in dem in Richtung x-x geführten Querschnitt dargestellt.

3' und 3" sind die Anschlußstutzen für die Verbindungsleitung 3 der Tanklufträume, während 5' der Saugstutzen und 6' der Druckstutzen der Pumpenleitung ist. Der Steuerschieber besteht im wesentlichen aus dem zylindrischen Gehäuse 8, das in der Mitte durch einen Stromlinienform besitzenden Steg 8' in eine obere, mit der Druckleitung der Pumpe in Verbindung stehende Kammer und in eine untere, mit der Saugleitung der Pumpe in Verbindung stehende zweite Kammer unterteilt ist. Oberhalb und unterhalb des Steges 8' sind zwei Reihen von gleichmäßig am Umfang des Gehäusemantels verteilten Schlitzen g^a und g^b bzw. g^c und g^d vorgesehen, durch welche die Kammern mit vier um das Gehäuse herumgelegten Spiralgehäusen io", io⁶, io^c und io^d- in Verbindung gebracht werden können. Eines der beiden Spiralgehäuse, die jeder Kammer zugeordnet sind, mündet in den Rohranschlußstutzen 3', während das andere in den gegenüberliegenden zweiten Rohranschluß 3" mündet. Um die Kammern gegenüber den Spiralgehäusen und damit gegenüber der Rohrleitung 3 abschließen zu können, sind drei verschiebbare Ringschieber 11, 12, 13 zwischen den Innenflächen der Spiralgehäuse und den Schlitzreihen des inneren Gehäuses 8 angeordnet. Diese Ringschieber besitzen in bekannter Weise Stege ii^a, I2^a, 13° und Schlitze 11⁶, i2^&, 13* von solcher Breite, daß sie die Schlitze g^a, g^b, g^c, g^d im Mantel des inneren Gehäuses 8 sowohl ganz öffnen als auch vollständig abschließen können. Die Ringschieber 11, 12, 13 werden über an ihrem Umfang angebrachte Schneckenradsegmente 14, 15, 16 und darin eingreifende Schnecken 14', 15', 16' über Getriebe von einem entsprechend dem Schlingerwinkel, der Schlingerwinkelgeschwindigkeit oder einer davon abgeleiteten Größe gesteuerten Motor 17 in periodische Drehbewegungen versetzt, und zwar derart, daß die Ringschieber 11 und 13 die Schlitze g^a und g^d abschließen, wenn der Ringschieber 12 die Schlitzreihen g^b und g^c teilweise oder ganz öffnet oder umgekehrt. Es ist also entweder die Druckkammer durch die Schlitze g^b mit dem Rohranschluß 3' verbunden, während die Saugkammer durch die Schlitze g^c mit dem Anschlußstutzen 3" verbunden ist, oder es ist die Druckkammer durch die Schlitze g^a mit dem Anschlußende 3" verbunden, während die Saugkammer durch die Schlitze g^d mit dem Anschlußende 3' der Rohrleitung 3 in Verbindung steht. Im ersteren Falle wird durch den Anschluß stutzen 3" Luft angesaugt und durch den Stutzen 3' herausgedrückt, während im zweiten Falle der Strömungsvorgang in umgekehrter Richtung erfolgt. Der Antrieb der Schnekken 14', 15' und 16' durch den Motor 17 erfolgt in der aus Fig. 2a ersichtlichen Weise über Kegelräder 18, ig, 20, 21 und Kupplungen ig', 20', 21' mittels der Wellen 19", 20" und 21". Um ein Klemmen der Ringschieber zu vermeiden, erfolgt ihre Einstellung nicht einseitig, sondern in der in Fig. 3 angedeuteten Weise an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen, so daß die Einstellung der Ringschieber durch reine Drehmomente bewirkt wird. Zu diesem Zwecke wird von der Welle 19" aus über Kegelräder 35 und 35' bzw. 36 und 36' eine Welle 37 angetrieben, auf welcher in nicht dargestellter Weise ebenso wie auf der Welle ig" eine Sehnecke zum Antrieb eines am Schieber befestigten Schnekkenradsegmentes angeordnet ist. Um möglichst große Durchtrittsflächen zwischen den Spiralgehäusen und den beiden Kammern des inneren Gehäuses 8 zu erhalten, können die Schlitze und Stege in dem zylindrischen Gehäuse 8 sowie in den Ringschiebern 11, 12, 13, abgesehen von einer kleineren Überdeckung, gleich groß gemacht werden, so daß die Schlitze g^a, g^b, g^c, g^d nur in der Nullstellung der Ringschieber 11, 12, 13 geschlossen sind. Dann ist es jedoch erforderlich, daß die Ringschieber nicht fortlaufend entsprechend den periodischen Bewegungen des Motors 17 gedreht werden, sondern nur abwechselnd, und zwar derart, daß die Regelung beispielsweise bei Ausschlägen des Schlingerwinkelzeigers nach links allein durch den Schieber 12 er-

folgt, während die Schieber ii und 13 in ihrer Nullstellung stehenbleiben, und daß bei Ausschlägen des Schlingerwinkelzeigers nach rechts die Steuerung allein durch die Ringschieber 11 und 13 bewirkt wird, während der Ringschieber 12 in seiner Nullstellung stehenbleibt. Dies kann bei der gezeichneten Antriebsweise einmal dadurch erreicht werden, daß die Kupplungen 19' und 21' bzw. 20' in Abhängigkeit von der Richtung der Ausschläge des Schlingerwinkelzeigers selbsttätig ein-und ausgeschaltet werden, indem sie beispielsweise als Elektromagnetkupplungen ausgebildet sind, die bei Kontaktgabe des Schlingerwinkelzeigers nach der einen oder anderen Seite eingeschaltet werden. Statt dessen könnte eine derart alternierende Einstellung der Ringschieber 11, 12 und 13 auch durch die in Fig. 3 beispielsweise dargestellte Anordnung des Schnekkenradsegmentes 14 und der Schnecke 14' erzielt werden. Die Schnecke 14' ist zu diesem Zweck in einer axialen Nut auf der Welle 19" verschiebbar befestigt und wird durch die Feder 22 gegen einen Bund 23 der Welle gedrückt. Das Schneckenradsegment 14 stützt sich einerseits gegen einen Anschlag 24° und andererseits gegen eine Feder 25, die ihrerseits gegen einen Anschlag 24* anliegt.

Eine Antriebsart, die in sehr einfacher Weise und mit geringem Kraftaufwand die alternierende Einstellung der Ringschieber 12 bzw. 11 und 13 ermöglicht, ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, erfolgt der Antrieb durch drei Kurvenscheiben 26, 27, 28, die auf einer von dem Motor 17 über Kegelräder 18 angetriebenen Welle befestigt sind. In die Schlitzführungen dieser Kurvenscheiben greifen Zapfen 26', 27', 28' ein, die an Ringen 29, 30 und 31 befestigt sind. An diese Ringe sind in der aus Fig. 5 für den obersten Schieber 11 ersichtlichen Weise beiderseits um am Schiebergehäuse befestigte Zapfen 31 und 31' drehbare Winkelhebel 32 und 32' angelenkt, an denen im Schiebergehäuse verschiebbare Stangen 33 und 33' angreifen. Diese Stangen 33 und 33' sind durch Zughebel 34 und 34' gelenkig mit den Ringschiebern 11, 12 oder 13 verbunden. Die beiden Kurvenscheiben 26 und 28 haben gleiche Kurvenführungen, die teilweise aus einem Kreisbogen und teilweise aus einer spiralförmigen Kurve bestehen. Die mittlere Kurvenscheibe ist an sich grundsätzlich gleichartig ausgebildet, jedoch spiegelbildlich zu den beiden äußeren angeordnet. Durch diese Ausbildung der Kurvenscheiben wird, wie ohne weiteres ersichtlich, eine alternierende Einstellung der Ringschieber erreicht, weil der Zapfen 26' keine Verschiebung des Ringes 11 bewirkt, solange er in den kreisförmigen Teil der Schlitzführung eingreift.

An Stelle der Kurvenscheiben könnten natürlich auch andere kinematische Steuergetriebe, beispielsweise Steuernocken, verwendet werden.

Der Regelvorgang in dem beschriebenen Steuerschieber ist, wie ohne weiteres ersichtlich, kinematisch umkehrbar. Es können also, ohne an der Steuerung der Ringschieber irgend etwas zu ändern, auch die Rohranschlußstutzen 3 und 3" mit der Druck- bzw. Saugleitung in Verbindung stehen, während die Rohrleitung 3, deren Strömung hinsichtlich Richtung und Menge geregelt werden soll, an die Stutzen 5' und 6' angeschlossen ist.

Der Errindungsgegenstand kann überall dort verwendet werden, wo ein Zweiwegehahn zur Verbindung zweier Rohrleitungen dient, insbesondere dann, wenn der Zweiwegehahn keine genügend genaue Regelung der Durchflußmenge ermöglicht oder etwa zu große Strömungsverluste verursacht. Solche Verwendungsmöglichkeiten sind z. B. vorhanden bei Rohrpostanlagen, bei Sandstrahlgebläsen, beim Reinigen von Filtern usw.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Steuerschieber zur Verbindung zweier Rohrleitungssysteme und zur gleichzeitigen Regelung der Durchflußrichtung und -menge in einem dieser beiden Systeme, insbesondere zur Steuerung der Flüssigkeitsmassen von Schlingertanks, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem im wesentlichen zylindrischen und senkrecht zur Achsrichtung unterteilten Gehäuse besteht, dessen beide Kammern mit dem einen Rohrleitungssystem unmittelbar in Verbindung stehen, und daß seine Mantelflächen in an sich bekannter Weise durch drehbare Ringschieber verschließbare Schlitze aufweisen, durch welche jede der beiden Kammern mit jedem der beiden Anschlußenden des anderen Rohrleitungssystems in Verbindung gebracht werden kann.

2. Steuerschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer von zwei Spiralgehäusen umgeben ist, von denen das eine in das eine Anschlußende und das andere in das zweite Anschlußende der Rohrleitung mündet.

3. Steuerschieber nach Anspruch 1 und2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den beiden mittleren, nach verschiedenen Kammern führenden Spiralgehäusen gehörenden Schlitze von einem gemeinsamen Ringschieber verschließbar sind, wobei die beiden Spiralgehäuse mit verschiedenen Rohranschlußenden in Verbindung stehen.

4. Steuerschieber nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden äußeren Spiralgehäuse und die die beiden mittleren Spiralgehäuse abschließenden Ringschieber jeweils derart einstellbar sind, daß die beiden äußeren Spiralgehäuse ständig geschlossen sind, wenn die mittleren teilweise oder ganz offen sind und umgekehrt.

5. Steuerschieber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Ringschieber an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen erfolgt.

6. Steuerschieber nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei seiner Verwendung zur periodischen Steuerung der Flüssigkeitsmassen von Schlingertanks der Antrieb der Ringschieber von einer gemeinsamen Antriebskraft erfolgt, die in an sich bekannter Weise in Abhängigkeit vom jeweiligen Schlingerwinkel gesteuert wird.

7. Steuerschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Antriebsvorrichtung der Ringschieber selbsttätig in Abhängigkeit von der Richtung des Ausschlages des Schlingerwinkelzeigers ein- und ausrückbare Kupplungen eingeschaltet sind, derart, daß die Einstellung der Ringschieber abwechselnd und jeweils nur während einer Hälfte einer vollen Schlingerperiode erfolgt.

8. Steuerschieber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle Kurvenscheiben befestigt sind, die jeweils über Gestänge die Ringschieber einstellen.

9. Steuerschieber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle zwei Kurvenscheiben mit gleichen Schlitzführungen zum Antrieb der beiden äußeren Ringschieber und eine dritte Kurvenscheibe mit einer zu den Schlitzführungen der ersten beiden Kurvenscheiben spiegelbildlichen Schlitzführung zum Antrieb des inneren Ringschiebers angeordnet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen