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Drosselventil
Zum Drosseln von hochgespannten Flüssigkeiten und Gasen kommen im allgemeinen Ventile zur Anwendung, deren Absperrkör- per zur Regelung des Durchgangs einen Drosselkegel aufweisen. Sollen sehr hohe
Drücke entspannt werden, so treten an den Drosselkegeln so hohe Flüssigkeitsgeschwindigkeiten auf, dass sie den Werkstoff auf Sitz und Kegel in kürzester Zeit bis zur Unbrauchbarkeit zerstören. So wurden nach den bekannten Erfahrungen beim Drosseln von hochgespanntem Wasser die Drosselventile bereits nach wenigen Stunden Betriebszeit vollkommen unbrauchbar. Um die Lebensdauer zu erhöhen, unterteilte man die Drosselung durch Stufenkegel, die aber als feste Drosseleinsätze eingebaut sind, so dass diese Drosselstufen nur bei ganz bestimmten Mengen zur vollkommenen Wirkung kommen.
Auch bewegliche Drosselstufen sind bereits bekannt geworden, bei denen zur Erzeugung des Coandaeffekts, d. h. zur Umlenkung der strömenden Medien nach einer bei Austritt aus einer Mündung an den Strahl gehaltenen Fläche, die Wandung einer jeden Drosselstufe durch eine kreisförmige, den Mediumstrahl umlenkende Wandung gebildet ist.
Selbst bei Verwendung von einstellbaren Drosselstufen war der Verschleiss von Kegel und Drosselsitzen ausserordentlich gross. Das findet seine Begründung darin, dass die Erosionen durch die hohen Flüssigkeitsgeschwin- digkeiten an den Stellen zuerst auftreten, wo unebene Stellen oder auch absichtlich erzeugte Drosselringe vorhanden sind. Da das Ventil aber auch im geschlossenen Zustand dichthalten soll, war es bisher nicht möglich, ein absolutes Dichthalten zu gewährleisten, weil der eigentliche Dichtungssitz durch die gleichen Flüssigkeitsgeschwindigkeiten dem gleichen Verschleiss unterworfen ist.
Die Erfindung hat zum Zweck, die aufgezeigten Nachteile auf einfachste Weise zu beheben. Ihr Wesen wird insbesondere darin gesehen, dass die sich verjüngende Wandung jedes Umlenkraumes konisch verläuft und der kreisförmige Wandungsteil hinterdreht in den anliegenden Drosselring übergeht. Nach einem weiteren Kennzeichen der Erfindung hat der Drosselkörper an der Zulaufseite ein mit einem entsprechend ausgebildeten Gehäusesitz zusammenwirkendes, in Strömungsrichtung konisch zulaufendes Verschlussstück und der Neigungswinkel zwischen Dichtfläche des Verschlussstückes und Gehäusedurchflussachse ist grösser als der Neigungswinkel zwischen der Wandung des den Drosselkörper aufnehmenden Gehäuseteils und der Gehäusedurchflussachse.
Der Erfindungsgegenstand ist auf der Zeichnung in einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt u. zw. zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Dichtungssitz und Drosselsitz des erfindungsgemässen Ventils, Fig. 2 zwei Drosselstufen des Drosselkörpers im vergrösserten Längsschnitt.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung von der bekannten Erkenntnis aus, dass ein Drosselkörper, der die hochgespannte Flüssigkeit in vielen Stufen entspannen soll, eine solch hohe Anzahl der Stufen aufweisen muss, dass je nach der gesamten Druckdifferenz die einzelnen Druckdifferenzen in den einzelnen Stufen sehr niedrig liegen. Darüber hinaus muss in dem vom Absperrkörper geregelten Durchgang die Flüssigkeitsgeschwindigkeit auf ein Mindestmass beschränkt werden.
Zur Erfüllung der genannten Forderungen schlägt die Erfindung die Massnahme vor, in jeder Drosselstufe gegenüber ihrer benachbarten Stufe nur ein sehr geringes Druckgefälle entstehen zu lassen. Um das zu erreichen, steht die Anzahl dieser Drosselstufen mit sehr geringem Druckgefälle mit dem gesamten hohen Druckgefälle zwischen Zulaufund Ablaufseite in Abhängigkeit. Des weiteren ist ein bestimmtes Grössenverhältnis der verschiedenen Neigungswinkel des Dichtungssitzes vom Absperrkörper und des Sitzes vom Drosselkörper zur Durchgangsachse vorgesehen.
Der Neigungswinkel des Dichtungs-
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sitzes vom Absperrkörper steht zu, dem Neigungswinkel des Drosselkörper in einem solchen Winkelverhältnis, dass beim öffnen des Ventils sich zunächst der Absperrkörper weit von seinem Dichtungssitz abhebt, während der Drosselkegel entsprechend seinem spitzen Winkel den Durchgang zwischen sich und
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vergrössert.
Da es sich nicht vermeiden lässt, dass in den einzelnen Druckstufen starke Erosionen auftreten, wird der Sitz des Drosselkörper in bekannter Weise durch eine vollkommen glatte ununterbrochene Innenwandung des Gehäuses gebildet. Diese Innenwandung kann aus einer glatten oder kegelförmigen Mantelfläche bestehen, damit in diesem Bauteil des Drosselventils Erosionen von vornherein vermieden werden. Die eigentlichen Drosselstufen werden nur in dem Drosselkegel untergebracht, da dieser sich durch Auswechseln sehr leicht ersetzen lässt.
Es ist bereits bekannt, nicht nur eine solche Anzahl von Stufen zu wählen, die mit dem gesamten Druckgefälle zwischen Zulauf- und Ablaufseite in Abhängigkeit steht, sondern ausserdem diese Wirkung durch besondere Ausgestaltung der einzelnen Drosselstufen zu unterstützen, um zwischen benachbarten Drosselstufen nur ein sehr geringes Druckgefälle auftreten zu lassen. Der mit hoher Geschwindigkeit in eine Druckstufe strömende Flüssigkeitsstrahl wird durch eine zum Flüssigkeitsstrahl geneigte Fläche nach der Kegelachse gelenkt. Diese Fläche mündet in eine nach aussen kreisbogenförmig auslaufende Drosse1kante. die den Flüssigkeitsstrahl mehr oder weniger in die entgegengesetzte Richtung umlenkt. Auf diese Weise entsteht ein absichtlich gelenkter Wirbel, der einen hohen Drosseleffekt erzielt.
In der Zeichnung ist der Drosselkegel so dargestellt, dass die Flüssigkeit von oben zunächst durch den Abschlusskegel fliesst und dann erst durch die Stufen des Drosselkegels.
Die Flüssigkeiten dehnen sich im Gegensatz zu den Dämpfen und Gasen beim Drosseln nicht aus. Daher wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Querschnitt der einzelnen Drosselringe beim öffnen verschieden.
Der Erfindungsgegenstand wird dadurch nicht verlassen, dass beim öffnen dieses Kegels die Querschnitte in den einzelnen Ringen immer gleich bleiben. Die Anordnung kann natürlich auch umgekehrt getroffen werden. In diesem Falle müssen natürlich die Drosselräume des Drosselkegels umgekehrt ausgebildet werden.
In der Zeichnung bedeuten 1 das Gehäuse des Drosselventils, 2 die Ventilspindel, 3 den Ventilkegel, bestehend aus dem eigentlichen Dichtungsrand 4 und den Drosselringen 5 ; durch die schräge Fläche 6 wird Coandaeffkt erreicht, durch die kreisförmige Ausbildung 7 de-Drosselringes wird der Flüssigkeitsstrahl zur Wirbelung umgelenkt, 8 ist der eigentliche Abdichtungssitz des Ventilgehäuses für die Dichtungsfläche des Kegels, 9 ist die glatte, kegelförmige oder zylindrische Fläche der Drosselstrecke. Der Winkel Alpha" ist so gewählt, dass, wie beschrieben, ein unter- schiedliches öffnungsverhältnis zwischen dem eigentlichen Dichtungssitz und dem Drosselkegel hergestellt wird.
PATENTANSPRL CHE :
1 Drosselventil für hochgespannte Gase und Flüssigkeiten mit einem kegelförmigen Drosselkörper, der eine Anzahl von aufeinanderfolgenden, durch Drosselringe mit dazwischenliegenden Umlenkräumen für das Medium gebildeten Drosselstufen aufweist, wobei sich die Wandung jedes Umlenkraumes in Strömungsrichtung von einem Drosselring zunächst verjüngt und über einen kreisförmigen Wandungsteil in den nächstfolgenden Drosselring übergeht und der den Drosselkörper aufnehmende Gehäuseteil glatte, dem Drosselkörper entsprechend geneigt zulaufende Wände aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die sich verjüngende Wandung jedes Umlenkraumes konisch verläuft und der kreisförmige Wandungsteil hinterdreht in den anliegenden Drosselring übergeht.