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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.
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Check valve with automatic overflow
Check valves with automatic overflow were previously designed as welded constructions. In these designs, the piston valve had a relatively large diameter (approx. 30 to 60 mm). The medium, in most cases the feed water, flowed through the center of this piston valve. When the overflow opening is closed, it acts on the same in the direction of the axis of the overflow
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and the difference between the pressures in the valve and in the space in front of the diaphragm results. The pressure in the space in front of the diaphragm is equal to the hydrostatic pressure between the height of the axis of the expansion vessel and the mouth of the pipeline in the container. When moving the piston valve, the frictional force caused by the influence of the radial force on the piston valve first had to be overcome.
In some cases, in which impurities had penetrated between the piston valve and the liner during the commissioning of energy systems, the weight of the cone could neither overcome the friction caused by the radial force nor the resistance caused by the penetrated impurities. Due to the considerable diameter of the piston valve, there were also large losses when the overflow was closed, since a significant amount of feed water could flow through the circular ring area with a diameter of approx. 30 - 60 mm and a width of 0.5-0.6 mm, which makes it more effective the supply was reduced.
The construction according to the invention avoids these disadvantages. It also enables damaged components to be exchanged quickly at the place of operation. In particular, by reducing the diameter of the piston valve to half and below and by observing certain diameter tolerances of the piston valve and the opening in the overflow axis, the amount of feed water flowing through with closed overflow is reduced to a minimum. The occurrence of a radial force acting on the piston slide in the direction of the axis of the overflow opening and a corresponding frictional resistance is in the inventive concept
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prevented from coming.
Another advantage results from the arrangement of the inflow opening in the overflow sleeve, whereby the overflow is diverted in a direction opposite to the main flow, so that only a much smaller amount of contaminants can penetrate into the space between the overflow bushing and the piston valve. If, however, contamination should get there, it is not pressed into the liner as it used to be, but eliminated by a sharp locking edge on the piston valve.
The essence of the invention lies essentially in the fact that the radial force which acts on the piston valve in the direction of the overflow opening is eliminated by providing an annular recess instead of the overflow opening that was customary up to now. As a result, a space is formed around the piston valve, instead of the overflow opening, in which the same pressures with the same values that previously only occurred at the point of the overflow opening are present. Furthermore, the invention utilizes the pressure difference occurring in the reversing chamber of the valve, which is dependent on the position of the shut-off cone and the choice of the overflow channels.
The pressure difference acts on the circular ring area, which results from the difference in diameter between the mean and. the lower part of the piston valve results. The middle part of the piston valve has
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at the point where the transition to the piston valve head takes place, a sharp edge.
In Fig. 1 of the drawing the invention is shown in the form of an exemplary embodiment shown in section. Figure 2 is a cross-section through the central part of the piston valve.
It can be seen from FIG. 1 that the check valve according to the invention with automatic overflow has a valve body 1 and a shut-off cone 2. The guide spindle 3 is guided in the overflow sleeve 4. In the lead screw 3, a recess is provided in which the
Head 13 of the piston valve 14 is suspended. The head 13 of the piston valve 14 is the free end of a pin which extends as far as the central part 15 of the piston valve 14. The middle part 15 of the piston valve 14 forms a sharp locking edge at the point where the pin attaches. Of the
The piston valve 14 is in its middle part 15 in the overflow bushing 4 and with its lower part
Parts 16 guided in a stuffing box 12.
The overflow sleeve 4 has a certain number of inlet ducts 5. In the part of the valve opposite the sleeve 4, overflow ducts 9 are provided, one half of which connects the reversing space 10 with the space 6 via the overflow duct 8. This channel 8 is sealed to the outside by a welded plug 11. The other half of the overflow channels 9 connects the reversing space 10 via an annular recess and a hole made in the rib 17 with the space in front of the screen 18. An annular recess 7 is formed in the overflow bushing 4 in the overflow channel 8 , their
Height at least coincides with the diameter of the overflow channel 8, or is slightly larger.
The water flows through the inclined inflow channels 5 into the overflow sleeve 4, u. or in a direction which is opposite to the main direction of the flow, which largely prevents the penetration of contaminants into the overflow system. The water then flows through the space 6, the overflow channel 8 and finally passes through one half of the overflow channels 9 into the reversing space 10. Here again the direction of flow is reversed and the water enters through the other half of the overflow channels 9, through the opening the rib 17 of the housing and through the screen 18 into the container. In the position of the piston slide 14 shown in FIG. 1, the overflow opening 8 is not covered and the valve therefore lets through.
A force acts on the piston slide 14, which is the product of the circular ring area, which is the difference between the
The diameter of the piston valve 14 in its middle part 15 and its lower part 16 results, and the difference in the pressures that occur in the space 6 and in the reversing space 10. In addition, a force is exerted on the piston valve 14 by the flowing liquid, which force is caused by the effect of the dynamic pressure on the circular ring surface, which represents the base surface of the space 6.
If the slide attached above the check valve is operated to open the valve, the flow begins. The shut-off cone 2 rises and with the help of the guide spindle 3 takes the piston valve 14 with it. The middle part 15 of the piston valve 14 closes the overflow opening 8. A force now acts on the piston valve 14, which is given by the product of the circular area defined in the previous paragraph and the difference between the working pressure in the valve and the pressure in the reversing chamber 10 . The annular recess 7 prevents the creation of a radial force in the direction of the axis of the overflow opening 8 on the central part 15 of the piston valve 14 when the latter slides over the overflow opening 8 and closes it.
In the reversing space 10, when the overflow is open, the pressure is approximately equal to the arithmetic mean of the pressures in the housing 1 and in the space in front of the diaphragm 18, which is ensured by the construction according to the invention. When the overflow is closed, the pressure in the reversing chamber 10 corresponds approximately to the hydrostatic pressure that exists between the height of the axis of the expansion vessel and the mouth of the pipeline in the container, provided that it is not under excess pressure. By suitable choice of the effective diameter of the piston valve 14, it is possible to achieve that the force acting on the piston valve 14, which tends to close the shut-off cone 2, is the same in both cases, both when the valve is open and when it is closed.
This is very important because at the moment of the shut-off, axial vibrations of the piston valve 14 can occur due to the effect of unequal forces during the transition from open to closed and vice versa. The diameter of the piston valve 14, the number and diameter of
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that from the force on the shut-off cone 2, which is dependent on the main flow rate and the overflow amount, it is possible to determine within a certain tolerance at which main flow rate the overflow openings 8 from the central part. 15 of the piston valve 14 is closed.
For the piston valve 14, the overflow bushing 4, the plug 11 and the stuffing box 12
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stainless, hardened steel is advantageously used.
PATENT CLAIMS:
1.Check valve with automatic overflow, in which a bush provided with overflow openings is arranged in the main passage of the valve, the overflow openings being monitored by a piston valve connected to the shut-off cone, characterized in that in the overflow bush (4) at the level of the overflow opening ( 8) an annular recess (7) is attached which is just as wide or wider than the diameter of the overflow opening (8).