CH685833A5

CH685833A5 - Kugelschieber.

Info

Publication number: CH685833A5
Application number: CH625/95A
Authority: CH
Inventors: Marcel Weibel
Original assignee: Marcel Weibel
Priority date: 1995-03-06
Filing date: 1995-03-06
Publication date: 1995-10-13

Description

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CH 685 833 A5

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugelschieber, insbesondere ein Sicherheits-Abschlussor-gan vor Hochdruck Wasserturbinen und Speicherpumpen, mit einem eine stromaufwärts liegende Zuströmöffnung und eine mit dieser gleichachsige, stromabwärts liegende Abströmöffnung aufweisenden Gehäuse und mit einem im Gehäuse schwenkbar gelagerten, kugelförmigen, mit einer zentralen Durchflussbohrung versehenen Drehkörper, wobei der Drehkörper um eine senkrecht zur Strömungsrichtung horizontal liegende Drehkörperachse aus einer offenen, die Durchströmung des Kugelschiebers zulassenden Durchlassstellung in eine den Durchfiuss durch den Kugelschieber sperrende Sperrstellung schwenkbar ist.

Es ist schon lange bekannt, dass Kugelschieber nur dann als Sicherheits-Abschlussorgan vor Wasserturbinen oder Speicherpumpen verwendet werden können, wenn die in solchen Fällen beim Verstellen des Drehkörpers von der Strömung ausgeübte grosse Schliessmomente beherrscht sind. Dazu ist ein entsprechend starker Ausbau nicht nur des Drehkörpers, sondern auch des meistens zweiteiligen Kugelschiebergehäuses erforderlich. Dies bedingt einen verhältnismässig grossen Baustoffaufwand, was zu einem schweren Gehäuse und zu einem darin untergebrachten schweren Drehkörper führt. Die wirtschaftlichen Nachteile sind dabei einleuchtend.

Um den Drehkörper des Kugelschiebers in das Gehäuse ein- und daraus wieder ausbauen zu können, verwendet man bei einem bekannten Kugelschieber ein zweiteiliges Gehäuse. Die Gehäusetrennebene hat man dabei so angesetzt, dass die Drehachse des Drehkörpers ebenfalls in diese Ebene fiel. Diese Anordnung ergibt geteilte Bohrungen für die Lager des Drehkörpers. Der sogenannte «Zwei-teiligkeitsflansch» des Gehäuses liegt in diesem Fall an einer Stelle, wo das Schiebergehäuse den gröss-ten Durchmesser aufweist, so dass das Gehäusegewicht und auch der Platzbedarf entsprechend gross ausfällt. Im weiteren ist ein Hochdruck Kugelschieber mit einem in Längsrichtung getrennten Kugelschiebergehäuse bekannt. Bei diesem Kugelschiebergehäuse verursachen die Flanschverbindungen an den Zu- und Abströmseiten Schwierigkeiten.

Man hat es auch versucht, ein einteiliges Gehäuse zu verwenden, wobei die Welle des Drehkörpers nach der Unterbringung des Drehkörpers im Gehäuse durch Zusammenschrauben montiert werden musste. Die Welle des Drehkörpers wurde bei dieser Anordnung ausgerechnet an der höchstbeanspruchten Stelle zusammengeschraubt, so dass eine Verstärkung der Welle und des Drehkörpers unumgänglichlich war. Diese Anordnung war aus diesen Gründen auch mit wirtschaftlichen Nachteilen behaftet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kugelschieber der eingangs erwähnten Art zu entwickeln, der ein verhältnismässig kleines Gewicht, verhältnismässig kleine Abmessungen, eine einfache Montagemöglichkeit und eine für den Einsatz des Kugelschiebers als Sicherheits-Abschiuss-

organ vor Hochdruck Wasserturbinen und Speicherpumpen ausreichende mechanische Festigkeit aufweist und wirtschaftlich vorteilhaft ist.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass sowohl der Drehkörper als auch das Gehäuse des Kugelschiebers einteilig, ohne lösbare Trennung ausgebildet sind und dass sowohl die Zuströmöffnung als auch die Abströmöffnung je einen aus dem Gehäuse während dem Ein- und Ausbau des Drehkörpers ausrückbaren Ring mit zwischen diesen Ringen und dem Drehkörper wirksamen Dichtungen aufweisen und dass zwei am Gehäuse in Drehkörperachsrichtung gegenüberliegende Öffnungen für das Durchstossen des Drehkörpers vorgesehen und durch zwei die Lager des Drehkörpers tragende Flanschdeckel verschlossen sind. Dadurch, dass sowohl der Drehkörper als auch das Gehäuse einteilig ausgebildet sind, ist es möglich diese Teile bei einem verhältnismässig kleinen Gewicht und auch bei verhältnismässig kleinen Abmessungen mit einer für ein Sicherheits-Abschluss-organ ausreichenden mechanischen Festigkeit herzustellen. Dank den während dem Ein- und Ausbau des Drehkörpers aus dem Gehäuse an den Zu-und Abströmseiten ausrückbaren, für den Drehkörper Dichtungen tragenden Ringen und dank den für das Durchstossen des Drehkörpers ausgebildeten Öffnungen des Gehäuses an den in Drehkörperachsrichtung gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses ist die Montage und Demontage des Kugelschiebers einfach. Der verhältnismässig kleine Materialbedarf und die einfache Hersteiibarkeit der Einzelteile des Kugelschiebers sichern wirtschaftliche Vorteile, bei einer ausreichenden mechanischen Festigkeit.

Die ausrückbaren Ringe sind im Gehäuse vorteilhafterweise verschiebbar angeordnet und durch die Flansche der angeschlossenen Zu- und Abströmrohre gehalten. Diese Lösung erlaubt die Verwendung einfach herstellbarer Einzelteile und eine einfache Montage des Kugelschiebers.

Mit Vorteil sind die Lage und die Anpressung der Dichtungen von aussen mechanisch und/oder hydraulisch beeinflussbar. Um insbesondere bei Revisionen die Dichtungen des geschlossenen Kugelschiebers in die gewünschte dichte Lage bringen zu können, wird die Lage und auch die Vorspannung von aussen mechanisch und/oder hydraulisch be-einfiusst. Nach abgeschlossenen Arbeiten können die Dichtungen wieder von aussen in die entspannte Betriebslage gebracht werden.

Im folgenden wird anhand der beiliegenden Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Kugelschieber in horizontaler Richtung gesehen, teilweise im Schnitt und

Fig. 2 eine Hälfte dieses Kugelschiebers in vertikaler Richtung gesehen im Schnitt, wobei beide Figuren den Kugelschieber teils in der offenen und teils in der geschlossenen Stellung zeigen.

Das einteilige Gehäuse 1 eines in Fig. 1 gezeigten Kugelschiebers weist eine in der Fig. 1 rechts stromaufwärts liegende, bergseitige Zuströmöffnung

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2 und eine in der Fig. 1 links stromabwärts liegende, turbinenseitige Abströmöffnung 3 auf. Im einteiligen Gehäuse 1 ist ein einteiliger, kugelförmiger Drehkörper 4 mit einer zentralen Durchflussbohrung 5 schwenkbar gelagert. Die untere Bildhälfte und die linke obere Hälfte der Fig. 1 zeigt den Drehkörper 4 in der Durchlassstellung, wobei die Durchflussbohrung 5 und die Zu- und Abströmöffnungen 2, 3 gleichachsig ausgerichtet sind. Die rechte obere Hälfte der Fig. 1 zeigt den Drehkörper 4 in einer um 90° geschwenkten Stellung, in der Sperrstellung. In der Sperrstellung liegt die Durchflussbohrung 5 senkrecht zur Strömungsrichtung des Wassers. Der Drehkörper 4 sperrt in der Sperrstellung den Durch-fluss des Wassers durch den Kugelschieber.

Fig. 2 zeigt eine Hälfte des in Fig. 1 ersichtlichen Kugelschiebers aber in vertikaler Richtung gesehen im Schnitt. Die linke Hälfte dieser Fig. 2 zeigt den Drehkörper 4 in der Durchlassstellung und die rechte Hälfte in der Sperrstellung. In dieser Fig. 2 ist die mit dem Drehkörper 4 verbundene Welle 6 gut sichtbar. Das die Welle 6 tragende Lager 7 ist in einem am Flansch 8 des Gehäuses 1 angeschraubten Flanschdeckel 9 eingebaut. Das Lager 7 ist gegen das Eindringen von Wasser durch eine Dichtung 10 gesichert. Am Ende der Welle 6 greift ein nicht dargestellter Antrieb des Kugelschiebers an. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ist symmetrisch, so dass die fehlende Hälfte der Fig. 2 mit der sichtbaren Hälfte spiegelsymmetrisch wäre.

In der stromaufwärts liegenden Zuströmöffnung 2 des Gehäuses 1 ist ein Ring 11 verschiebbar geführt. An diesem Ring 11 ist ein Abschlussring 12 angeschraubt. Zwischen dem Ring 11 und dem Abschlussring 12 ist ein Stahlring 13 als Dichtung in Achsrichtung verschiebbar gehalten. Zwischen dem Ring 11 und dem auf das Gehäuse 1 aufgeschraubten Flansch 14 des Zuströmrohres 15 des Kugelschiebers ist ein Passring 16 eingeklemmt. Im Passring 16 ist eine Spindel 17 mit einem konischen Ende eingebaut, das bei Betätigung der Spindel 17 von aussen den Stössel 18 im Ring 11 auf den als bewegliche Dichtung ausgebildeten Stahlring 13 drückt und diesen mit einem Kugelstahlring 19 in dichter Berührung bringt. Der Kugelstahlring 19 ist als Dichtung auf den Drehkörper 4 aufgeschraubt. Diese Anordnung dient als Revisions- und Betriebsdichtung.

In der Abströmöffnung 3 ist ähnlich wie in der Zuströmöffnung 2 ein Ring 20 verschiebbar geführt. Am Ring 20 ist ein Abschlussring 21 angeschraubt, der einen Stahlring 22 als Dichtung führt. Der Ring 20 ist in der Abströmöffnung 3 durch den Flansch 23 des Abströmrohres 24 gehalten. Diese Anordnung dient als Betriebsdichtung.

Die Montage des Kugelschiebers erfolgt, indem man den einteiligen Drehkörper 4 durch die beiden gegenüberliegenden, mit ihren Achsen senkrecht zur Strömungsrichtung liegenden Öffnungen 25 des Gehäuses 1 durchstösst. Danach werden die beiden Flanschdeckel 9 auf die Flansche 8 des Gehäuses 1 befestigt. Die beiden Flanschdeckel 9 tragen die Lager 7 für die Wellen 6 des Drehkörpers 4. Nachdem der Drehkörper 4 in den Lagern 7 schwenkbar montiert ist, werden die beiden mit den Abschlussringen 12 und 21 und mit den Stahlringen 13, 22 zusammengebauten Ringe 11 und 20 in die Zu- und Abströmöffnungen 2 und 3 des Gehäuses 1 hineingeschoben. Danach werden an der Zuströmöffnung 2 der Passring 16 angebracht und die beiden Flansche 14 und 23 der Zu- und Abströmrohre 15 und 24 am Gehäuse 1 angeschraubt und so die Ringe 11 und 20 in ihren Lagen festgehalten.

Bei Revisionsarbeiten an der Turbinenseite des Kugelschiebers wird der Kugelschieber geschlossen und der Stahlring 13 mit Hilfe der im Passring 16 von aussen zugänglichen Spindel 17 auf den Kugelstahlring 19 gedrückt, um ein Durchdringen des stromaufwärts unter Druck stehenden Wassers durch den Kugelschieber zu verhindern. Nach Beendigung der Revisionsarbeiten wird der Stahlring 13 durch Betätigung der Spindel 17 von aussen wieder in die entspannte Betriebslage gebracht.

Der Kugelschieber hat zwei Betriebsstellungen, nämlich die Durchlassstellung und die Sperrstellung. Diese beiden Betriebsstellungen werden entweder durch eine bekannte Handsteuerung oder durch eine bekannte automatische Sicherheitssteuerung erreicht.

Claims

Patentansprüche

1. Kugelschieber, insbesondere Sicherheits-Ab-schlussorgan vor Hochdruck Wasserturbinen und Speicherpumpen, mit einem eine stromaufwärts liegende Zuströmöffnung (2) und eine mit dieser gleichachsige, stromabwärts liegende Abströmöffnung (3) aufweisenden Gehäuse (1) und mit einem im Gehäuse (1) schwenkbar gelagerten, kugelförmigen, mit einer zentralen Durchflussbohrung (5) versehenen Drehkörper (4), wobei der Drehkörper (4) um eine senkrecht zur Strömungsrichtung horizontal liegende Drehkörperachse aus einer offenen, die Durchströmung des Kugelschiebers zulassenden Durchlassstellung in eine den Durchfluss durch den Kugelschieber sperrende Sperrstellung schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Drehkörper (4) als auch das Gehäuse (1) des Kugelschiebers einteilig, ohne lösbare Trennung ausgebildet sind und dass sowohl die Zuströmöffnung (2) als auch die Abströmöffnung (3) je einen aus dem Gehäuse (1) während dem Ein- und Ausbau des Drehkörpers (4) ausrückbaren Ring (11, 20) mit zwischen diesen Ringen (11, 20) und dem Drehkörper (4) wirksamen Dichtungen (13, 22) aufweisen und dass zwei am Gehäuse (1) in Drehkörperachsrichtung gegenüberliegende Offnungen (25) für das Durchstossen des Drehkörpers (4) vorgesehen und durch zwei die Lager (7) des Drehkörpers (4) tragende Flanschdeckel (9) verschlossen sind.

2. Kugelschieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ausrückbaren Ringe (11, 20) im Gehäuse (1) verschiebbar angeordnet und durch die Flansche (14, 23) der angeschlossenen Zu- und Abströmrohre (15, 24) gehalten sind.

3. Kugelschieber nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage und die Anpressung der Dichtungen (13, 22) von aussen mechanisch und/oder hydraulisch beeinflussbar sind.

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