Ventil mit Ventileinlaufdüse und Diffusor. Ventile sollen im allgemeinen die Über führung eines Gases oder einer Flüssigkeit aus einem Raume einer Maschine in einen zweiten Raum. beherrschen. Aus. wirtschaft lichen Gründen ist es. wünschenswert, die Überführung des Mittels bei möglichst nied rigen Druckverlusten zu vollführen.
Da die Durchflusswiderstände immer dem Quadrate der betreffenden Durchflussgeschwindigkeit verhältnisgleich sind, wachsen die Wider stände mit steigender Drehzahl der Maschine sehr beträchtlich, besonders da es mit Rück sicht auf die Beschleunigungskräfte der sich bewegenden Teile nötig ist, bei diesen Ma schinen sehr leichte Ventile kleiner Abmes sungen zu wählen, was nur durch die Wahl hoher Geschwindigkeiten im Ventil erreicht werden kann;
wenn dabei die die Gesamt wirtschaftlichkeit verschlechternden Verluste an Leistung nicht übermässig wachsen sollen, ist es dringend nötig, däss die Durchfluss- widerstände im Ventil möglichst niedrig seien.
Es sind verschiedene Mittel bekannt, durch welche die Druckverluste in Ventilen herabgesetzt werden können. Die wichtigsten davon sind die düsenartige Ausbildung des Ventileinlaufes und die Anordnung eines Diffusors hinter der Ventilabschlussstelle, das heisst den Hubspalt. Die düsenartige Ausbildung des Sitzes soll eine mit mög lichst kleinen Verlusten verbundene Um wandlung der Druckenergie in kinetische Energie und der Diffusor eine solche Um wandlung dieser kinetischen Energie in Druckenergie ermöglichen.
In dieser Weise gestaltete Ventile sind aber hinsichtlich kleinster Durchflusswiderstände nicht voll befriedigend, und zwar weil bei ihnen eine Änderung der Strömungsrichtung im Diffu- sorkanal nicht vermieden war. Die Wirkung eines Dffusors wird nämlich in bedeutendem Masse durch die Ausbildung des Diffusors an der Stelle der höchsten Geschwindigkeit beeinflusst.
Bei bisher bekannt gewordenen Bauarten ist der kleinste Querschnitt, das heisst die Höchstgeschwindigkeit im Ventil immer in dessen Hubspalt verlegt (Abb.1), wo der veränderliche Querschnitt des Ventils ist. Dieser bildet dabei den kleinsten, das. heisst den Eintrittsquerschnitt des Diffusors, und erst hinter ihm findet die für einen Diffusor nachteilige Änderung der Durchflussrichtung um 90 statt.
In Abb. 1a ist für einen sol chen Fall der Druckverlauf längs der Mittel linie 0-m-2 dargestellt. Die Beschleuni gung des Stromes vollzieht sich auf der Bahn 0-m, seine Verzögerung, bedingt durch die Vergrösserung des Querschnittes, auf der Bahn m-2. Der grundsätzliche Nachteil solcher Anordnungen ist also, dass eine Umwandlung von kinetischer Energie in Druckenergie in einem für die verzögerte Strömung vollkommen, ungeeigneten Kanal stattfindet,
was grosse-Verluste zur Folge hat.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungs gemässen Ventils. ist in der beigefügten Zeichnung dargestellt. Abb. 1 ist ein Verti kalschnitt eines bekannten Ventils; Abb. 1a zeigt ein Diagramm des zugehörigen Druck verlaufes, Abb. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Ventils, und Abb. 2a ist ein zugehöriges D'ruckverlaufdiagramm. Darin bedeutet:
_ Z = den Ventilhub, 11l <I>=</I> den Hubspalt, p = den Druck, Sp = die Mittelstromlinie, 4p <I>=</I> den Ventildruckverlust, pv = die Druckgeschwindigkeit.
Der Diffusor I) selbst besteht aus zwei Teilen, einem innern und einem äussern, die dauernd in geeigneter, nicht gezeichneter Weise miteinander verbunden sind. Das Tellerven til T wird durch die Feder F gegen den Ventilsitz S gedrückt. Sowohl die Einlauf düse als auch der Diffusor sind ringartig ausgebildet.
Die mittlere Stromlinie ist mit 0-1-7r-m-2 bezeichnet. Die Beschleuni gung des Stromes, das heisst die Umwand lung der Druckenergie in kinetische Energie, vollzieht sich in der stetig sich verengernden Einlaufdüse auf der Bahn 0-1-m; auf der Stromführung in--m bleibt die Geschwindig keit unverändert, dem Strom wird vor dem Eintritt in den Diffusor die in diesem herr schende Strömungsrichtung gegeben.
Die Verzögerung des Stromes, das heisst die Um wandlung der kinetischen in Druckenergie, findet in einem geraden Diffusor auf der Bahn m--2 statt. Die grösste Geschwindig keit im Ventil wird erst im Querschnitt 7n hinter dem Hubspalt erreicht und nicht im Hubspalt l selbst. Der Druckverlauf entlang der mittleren eines solchen Ven tils ist in Abb. 2a dargestellt.
Aus dieser ist ersichtlich, dass die grösste Geschwindigkeit im Ventil im kleinsten Querschnitt in er reicht wird, dem auch der niedrigste Druck im Ventil entspricht.
Durch eine solche Anordnung wird er reicht, dass 1. in dem gekrümmten, zum Durchfluss durch das Ventil nötigen Kanal bis zum kleinsten Querschnitt eine beschleunigte Strö mung erreicht -wird, die hinsichtlich der Verluste für den Durchfluss im allgemeinen die vorteilhafteste ist; in diesen Bereich der sich beschleunigenden Strömung ist auch der Hubspalt des Ventils verlegt;
2. die Umwandlung ,der kinetischen Ener gie - in Druckenergie sich in einem geraden Diffusorkanal mit einem .dauernd unverän derlichen Eintrittsquerschnitt vollzieht, so dass der Diffusor dann vollkommen, ausgebil det werden kann und die Strömung in ihm mit verhältnismässig kleinen DurcÜflussver- lusten verbunden ist.
Die erfindungsgemässe Anordnung gestat tet infolge der relativ kleinen Durchflussver- luste die Wahl ungewöhnlich hoher Ge schwindigkeiten in Ventilen, nicht nur bei Gasen und Dämpfen, sondern auch bei Flüs sigkeiten. Dadurch wird es möglich, baulich kleine Ventile mit kleinem Hub und relativ geringem, Gewicht zu erhalten, die für Ma schinen mit hohen Drehzahlen unerlässlich sind. Die erfindungsgemässe Bauart gestattet also, wirtschaftliche Kolbenmaschinen mit hohen Drehzahlen, besonders Pumpen, Ge bläse und Kompressoren, zu bauen.