DE660077C - Rueckschlagventil fuer die Druckleitung von Kreiselpumpen, insbesondere zum Kesselspeisen - Google Patents

Description

Bei Kreiselpumpen, die mit hohem Druck arbeiten und ihre Betriebsflüssigkeit bei verhältnismäßig hohen Temperaturen fördern sollen, ist es notwendig, daß bei ständig angetriebener Pumpe diese auch dann einen gewissen Hundertsatz des normalen Wasserumlaufes fördert, wenn das Kesselspeiseventil geschlossen ist. Es wird damit verhindert, daß die Flüssigkeit durch das Arbeiten gegen

to den geschlossenen Schieber eine unerwünschte, die Gefahr der Dampfbildung mit sich bringende Erwärmung erfährt, die Pumpe trocken arbeitet und schwere Schädigungen durch Fressen usw. eintreten können.

Es sind verschiedentlich Versuche gemacht worden, die Forderung nach einem beschränkten, doch für die Betriebssicherheit genügenden Wasserumlauf bei geschlossenem Kesselspeiseventil dadurch zu erfüllen, daß man in die Druckleitung einen Kolbenschieber eingebaut hat, der durch Verschieben oder Verdrehen in unmittelbarer mechanischer Abhängigkeit von der Stellung des Kesselspeiseventils eine im Nebenschluß liegende Umlaufleitung freigibt bzw. absperrt.

Die Schwierigkeit dieser Anordnung und die Gründe ihres Versagens liegen nun darin, daß es nicht möglich ist, den Kolben so einzupassen, daß er gleichzeitig dicht und leichtgängig gemacht werden kann. Bei allzu scharfem Einpassen des Kolbenschiebers werden die Reibungsverhältnisse ungünstig, und beim Einsetzen mit schon etwas zu reichlichem Spiel ergibt sich insbesondere bei kleinen Pumpenanlagen ein unzulässig großer dauernder Verlust der Gesamtfördermenge.

Weiterhin wurde vorgeschlagen, ein Umführungsventil für den Flüssigkeitsumlauf bei geschlossenem Kesselspeiseventil mittels Rückschlagklappen in Tätigkeit zu setzen. Derartige Anordnungen haben den großen Nachteil, daß ihre Betätigung gegen Federoder Gewichtswirkung erfolgt, d. h. die Pumpe muß auf hydraulischem Wege in vollem Umfange die Widerstände überwinden, was, wie im erstgenannten Fall, bei Verwendung von Kolbenschiebern zu einer unzulässigen Verminderung des Gesamtwirkungsgrades führt.

Es ist ferner vorgeschlagen worden, in die Druckleitung von Kompressoren und Ventilatoren ein Rückschlagventil einzubauen, welches beim Aufhören der Gasströmung durch das Eigengewicht des Ventiltellers die Druckleitung schließt und dabei kurz vor dem völligen Abschluß ein Entlastungsventil über eine quer zur Strömungsrichtung angeordnete Stoßstange öffnet.

Diese Vorrichtung vermeidet die Nachteile der erwähnten Entlastungseinrichtungen jedoch nur zum Teil, denn die Bauweise dieser Ventilanordnung bedingt ein mehrfaches

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

Dipl.-Ing. Wilhelm Rüdiger in Halle, Saale.

scharfes Umlenken des Druckgasstromes beim Durchtritt durch das Rückschlagventil. Die damit verbundenen sehr beträchtlichen Strömungsverluste, welche bei Druckluftanlagen unter Umständen noch hingenommen werden können, sind für die Druckleitung von Flüssigkeitskreiselpumpen nicht zulässig.

Außerdem ist es mit dieser bekannten Ventilanordnung nicht möglich, das öffnen des

ίο Entlastungsventils in dem Augenblick erfolgen zu lassen, in welchem das Rückschlagventil schließt. Es muß dort immer das Entlastungsventil früher öffnen, als das Rückschlagventil schließt, was unter Umständen unerwünscht sein kann.

Die Erfindung vermeidet Strömungsverluste dadurch, daß die Achsen der beiden Ventile, nämlich des Rückschlagventils und des Entlastungsventils, in die Achse der Druckleitung gelegt werden. Dies wird dadurch ermöglicht, daß das Entlastungsventil in dem Rückschlagventil untergebracht ist, wobei die Entlastungsleitung durch den Führungszapfen des Rückschlagventils hindurchgeführt ist.

Um den Zeitunterschied zwischen dem Schließen des Rückschlagventils und dem öffnen des Entlastungsventils einstellen zu können, trägt das Rückschlagventil eine den Sitz überragende kolbenartige Verlängerung, und der Hub des Entlastungsventils ist einstellbar, so daß je nach Einstellung das Entlastungsventil gleichzeitig, früher oder später öffnet, als das Rückschlagventil schließt.

Fig. ι bis 3 stellen beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes dar, die im folgenden näher erläutert werden.

In der Fig. 1 ist ein selbsttätig arbeitendes Absperrventil gezeigt, das in die Druckleitung einer Kesselspeisepumpe vor einem Kesselspeiseventil (nicht dargestellt) eingebaut ist. Der Ventilteller 1 ist mittels eines Bolzens 2, der über ein Haltekreuz 3 fest mit dem Ventilgehäuse verbunden ist, geführt. Der Führungsbolzen 2 besitzt eine zentrische Bohrung 4, die mit der Bohrung 5 durch einen der Arme des Haltekreuzes und über eine Leitung mit einem (nicht dargestellten) Speisewasserbehälter in Verbindung steht. Die Bohrung 4 des Führungsbolzens ist an dessen unterem Ende erweitert und nimmt ein kegelförmiges Rückschlagventil 6 auf. In diesem ■ Rückschlagventil 6 ist eine Bohrung 7 vorgesehen, die durch ein Ventil 8 abgeschlossen werden kann. Mittels einer Feder 9, die sich in einem Verschlußstück 10 des Ventiltellers 1 abstützt, wird das Bolzenventil 8 gegen den Rückschlagventilkörper 6 angedrückt. Der Hub des Bolzenventils ist durch eine Kappe 13 begrenzt, die mit dem Rückschlagventil 6 zusammen eine Kammer bildet, welche den Kegel des Entlastungsventils umschließt. Sobald der Kegel des Ventils 8 sich an den ; Boden der Kappe 13 anlegt, wird diese mit- \,genommen und dadurch das Rückschlagventil geöffnet. An seinem unteren Ende trägt das "^durch das Verschlußstück 10 durchgeführte .' Öolzenventil 8 ein Gewinde, mit dem dieser Bolzen durch Muttern in seiner Stellung zum Ventilteller ι eingestellt werden und damit der Öffnungszeitpunkt des Ventils 8 festgelegt werden kann.

Besonders zweckmäßig ist es, das Rückschlagventil Ί, 21 mit einer den Sitz überragenden kolbenartigen Verlängerung 14, 35 zu versehen, während der Hub des Rückschlagventils 6, 8, 24 einstellbar ist, so daß je nach Einstellung das Entlastungsventil gleichzeitig früher oder später öffnet, als das Rückschlagventil schließt.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende:

Sobald durch Schließen des Kesselspeiseventils, was in bekannter Weise selbsttätig oder von Hand erfolgen kann, die Wasserströmung in der Druckleitung Null wird, wird der Ventilteller 1 durch sein Gewicht allein oder mit Unterstützung der Feder ι ΐ auf seinen Sitz gedrückt und nimmt bei seiner Abwärtsbewegung das Bodenventil· 8 in einem durch seine Einstellung bedingten Zeitpunkt mit. Durch die Bohrung 12 in dem Verschlußstück 10 stehen die Räume α, die untereinander durch Öffnungen verbunden sind, mit der Druckleitung der Pumpe in Verbindung. Durch die Abwärtsbewegung des Ventiltellers 1 öffnet sich das Ventil 8; die Flüssigkeit strömt in den Raum b. Bei weiterem Abwärtsbewegen des Tellers 1 wird durch das Ventil 8 auch das einen größeren Querschnitt freigebende Rückschlagventil 6 geöffnet, unterstützt durch den in dem Raum b entstehenden Druckanstieg zuzüglich des im Raum α entstehenden Druckabfalls. Damit wird der Umlauf der Betriebsfmssigkeit bei geschlossenem Kesselspeiseventil in gewünschter Weise erreicht.

Ein besonderer Vorteil dieser Anordnung ist es nun, daß diese Schaltvorgänge zum Freigeben der Umlaufleitungen vollselbsttätig bewirkt werden und zu ihrer Bedienung keine größeren Kräfte benötigen. Die Federn dienen mehr oder weniger nur zur Gewährleistung einer größeren Sicherheit und Genauigkeit des Arbeitsganges, irgendwelche nennenswerte Kräfte brauchen nicht von ihnen ausgeübt zu werden. So wird sich beispielsweise der Ventilteller 1 beim Aufhören der Flüssigkeitsströmung schon in den meisten Fällen allein durch sein Eigengewicht auf seinen Sitz setzen können; die Federung 11 kann in diesem Fall dann ganz entbehrt werden.

Die Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab die die Umlaufleitung bedienenden Ventile und deren Steuerung. Die Bezeichnungsweise ist die gleiche wie in Fig. 1. Im Gegensatz zu Fig. ι ist hier die Umlaufleitung geschlossen. Der Teller 1 des Rückschlagventils ist also geöffnet.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgedankens gezeigt, die

ίο bezüglich der Einfachheit ihrer Wirkungsweise und Zuverlässigkeit einen weiteren Schritt gegenüber der Ausführung der Fig. 1 darstellt und eine vollständig hydraulische Entlastung der Steuerglieder ermöglicht.

In der Druckleitung 20 ist in gleicher Weise wie in Fig. 1 ein selbsttätig arbeitendes Rückschlagventil mit seinem Teller 21 auf einem Bolzen 22 geführt, der auch hier mit einer Bohrung 23 versehen ist, die durch ein in gleicher Weise wie in Fig. 1 einstellbares Ventil 24 verschließbar ist. Die Bohrung 23 steht über eine Leitung 25 mit dem unteren Teil eines Zylinders 26 in Verbindung. Ein beweglicher Kolben zj trennt den Zylinder 26 in einen oberen und einen unteren Zylinderraum, wobei der untere über die bereits erwähnte Leitung 25, die Bohrung 23 mit dem Druckleitungsraum vor dem Rückschlagventil 21 in Verbindung steht, während der' obere Teil mit dem hinter dem Rückschlagventil befindlichen Druckleitungsteil durch eine Leitung 33 verbunden ist. Auf seiner oberen Seite ist der Kolben 27 mit dem oberen Deckel 28 des Zylinders 26 durch ein beiderseits angelötetes Federrohr 29 verbunden. An seiner unteren Seite trägt der Kolben 27 ein Ventil 30, welches bei Bewegung des Kolbens nach abwärts die in dem unteren Zylinderdeckel 31 angebrachte Bohrung 32 verschließt und das Ablaßrohr absperrt, durch das das Wasser entweder unmittelbar oder über einen Zwischenvorratsbehälter der Pumpe wieder zugeführt werden kann.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende:

Wird das Kesselspeiseventil in bekannter Weise selbsttätig oder auch von Hand geschlossen, so bewegt sich infolge Aufhörens der Strömung der Teller 21 des Rückschlagabsperrventils durch sein Eigengewicht allein oder mit Unterstützung der Feder 34 auf seinen Sitz zu und öffnet in der gleichen Weise wie bei der früher beschriebenen Anordnung durch Mitnahme des Ventilbolzens 24 die Umlaufleitung 25. Diese Umlaufleitung steht mit dem unteren Raum des Zylinders 26 in Verbindung, so daß in diesem Raum der gleiche Druck wie in der Druckleitung 20 der Pumpe herrscht. Der Kolben 27 besitzt eine Differentialwirkung, d. h. die untere Seite des Kolbens weist eine größere wirksame Fläche auf als dessen obere Seite. Durch die bei Stillstand oder bei langsamer Bewegung des Kolbens immer vorhandenen Undichtigkeiten wird erreicht, daß ein genügender Druckausgleich zwischen den durch den Kolben getrennten Zylinder räumen möglich ist. Wirkt sich nun der Pumpendruck bei geöffnetem Ventil 24 über die Bohrung 23 und die Leitung 25 auf die untere Hälfte des Kolbens 27 aus, so wird, trotzdem der ungefähr gleiche Druck, der von dem Druckraum oberhalb des Rückschlagventils über die Leitung 33 auf die obere Kolbenseite wirksam ist, dieser Kolben nach oben bewegt und damit das Ventil 30 geöffnet, welches die Ablaßöffnung 32 im unteren Zylinderdeckel freigibt. Ein ständiger Umlauf der Betriebsflüssigkeit ist damit bei geschlossenem Kesselspeiseventil erreicht. Sobald nun das Kesselspeiseventil wieder geöffnet wird, öffnet sich auch das. Rückschlagventil 21; das Ventil 24 schließt die öffnung 23; der Raum unterhalb des Kolbens entleert sich, da kein Zulauf mehr vorhanden ist. Der auf der oberen Kolbenseite sich voll auswirkende Leitungsdruck bewegt den Kolben nach unten und schließt damit das Ventil 30. Durch die Lässigkeit der Kolbenringe wird erreicht, daß in dem Raum unterhalb des Kolbens der Druck langsam ansteigt bis zu einer beliebig einstellbaren Höhe, wobei die gewünschte Druckhöhe konstruktiv durch eine entsprechende Wahl der Kolbenflächen erreicht wird. Der dieser Druckerhöhung entsprechende Druck wirkt durch die Leitung 25, 23 auf den Ventilteller 21 zurück.

Diese hierdurch erreichte nahezu völlige hydraulische Entlastung macht den Kraftaufwand für die Betätigung der den Umlauf bewirkenden Ventile verschwindend gering. Eine Verringerung des Gesamtwirkungsgrades wird vermieden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Rückschlagventil für die Druckleitung von Kreiselpumpen, insbesondere zum Kesselspeisen, das während der Schließbewegung selbsttätig ein Entlastungsventil öffnet, wodurch die Entlastung des Druckleitungsteiles zwischen Kreiselpumpe und Rückschlagventil nach dem Zulaufbehälter der Kreiselpumpe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der beiden Ventile mit der Achse der Druckleitung zusammenfallen und das Entlastungsventil (6,8,24) in dem Rückschlagventil (1,21) untergebracht ist, wobei die Entlastungsleitung (4, 5, 23) durch den Führungszapfen (2, 3, 22) des Rückschlagventils (i, 21) hindurchgeführt ist.
2. 2. Rückschlagventil nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (i, 21) eine den Sitz überragende kolbenartige Verlängerung (14, 35) trägt und der Hub des Entlastungsventils (6,8,24) einstellbar ist, so daß je nach Einstellung das Entlastungsventil gleichzeitig früher oder später öffnet, als das Rückschlagventil schließt.
3. 3. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die durch das Entlastungsventil (6, 8, 24) gesteuerte Entlastungsleitung (25) ein zweites Ventil eingeschaltet ist, das mit dem Stufenkolben (27) verbunden ist, dessen große Kolbenfläche mit der Entlastungsleitung und dessen kleine Kolbenfläche mit der Druckleitung hinter dem Rückschlagventil (1, 21) in Verbindung steht.
4. 4. Rückschlagventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkolben (27) in den Zylinder (26) nicht vollständig dichtend eingesetzt ist, so daß ein verzögerter Druckausgleich zwischen den durch den Kolben getrennten Zylinderräumen eintritt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen