DD255577A1 - Vorrichtung zum drosseln - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drosseln von Medien, die bei hohen Druckgefaellen moeglichst kleine Durchsatzmengen ermoeglicht. Diese Vorrichtungen werden daher als Stellventil bei der Wasseraufbereitung oder als Probenahmeventil in Speisewasserkreislaeufen von Dampferzeugungsanlagen eingesetzt. Gehaeuse und Drosselelement sind mittels Gewinde verbunden, wobei das Gewinde schraubenfoermige Drosselkanaele bildet. In dem Gehaeuse sind mehrere Drosselelemente teleskopartig ineinandergreifend angeordnet, von denen das ueber eine Spindel verfuegende Drosselelement ueber in eine Nut eingreifende Feder mit einem weiteren Drosselelement verbunden ist. Dieses Drosselelement weist stirnseitig einen Ventilkegel auf, dem ein Ventilsitz im gegenueberliegenden Drosselelement zugeordnet ist. Fig. 1

Description

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Anordnung mehrerer Drosselelemente im Gehäuse sowie durch die Ausbildung dieser Drosselelemente und deren Drosselkanäle eine verschleißarme Drosselung des Mediumstromes bei relativ kleinen Durchsatzmengen zu gewährleisten.

Bei einer über schraubenförmige Drosselkanäle aufweisenden Vorrichtung sind in einem Gehäuse mehrere Drosselelemente teleskopartig ineinandergreifend angeordnet, von denen das über eine Spindel verfügende Drosselelement gleichzeitig über eine in eine Nut eingreifende Feder mit einem weiteren Drosselelement in Verbindung steht. Dieses Drosselelement besitzt stirnseitig einen Ventilkegel, dem am gegenüberliegenden Drosselelement ein Ventilsitz zugeordnet ist. Die Gewindehöhen eines oder mehrerer Drosselelemente reduzieren sich kontinuierlich entgegengesetzt der Strömungsrichtung, vorzugsweise an den Außengewinden der Drosselelemente. Die einzelnen Gewinde der Drosselelemente weisen mehrere axiale Durchbrüche auf, die sich über die gesamte Länge des Drosselelementes erstrecken.

Der über eine Leitung der Vorrichtung zugeführte Medienstrom tritt in ein Drosselelement ein und durchströmt die schraubenförmigen Drosselkanäle der ersten Drosselstufe, die zwischen den Gewindespitzen und Gewindegründen der benachbarten Drosselelemente bestehen. Durch die Rotationsströmung innerhalb der schraubenförmigen Drosselkanäle sowie die zusätzliche Verwirbelung in den Durchbrüchen erfolgt bereits eine relativ große Druckreduzierung des Mediums. Nach dem

Raum ein, in welchem ein weiterer Druckabbau durch die starke Verwirbelung des Mediums infolge der Umlenkung und Umkehr der Strömungsrichtung erfolgt. Das Medium durchströmt dann erneut die schraubenförmigen Drosselkanäle der folgenden Drosselelemente, welche die zweite Drosselstufe bilden, um nach Passieren eines weiteren Entspannungsraums und den Drosselkanälen der dritten Drosselstufe in den Gehäuseinnenraum einzutreten und diesen, stark druckentspannt, über den Austritt zu veranlassen.

Durch die mehrfache Aufeinanderfolge von engen Drosselkanälen mit anschließenden Erweiterungen und Umlenkungen in der Drosselvorrichtung ist ein hoher Druckabbau bei kleinsten Durchsatzmengen gegeben, der außerdem durch die Anordnung der Durchbrüche in den Gewinden unterstützt wird. Dergroße Regelbereich der Drosselvorrichtung ergibt sich durch die im Eingriff stehenden und wirksamen Gewindelängen der Drosselelemente sowie durch die veränderlichen Drosselkanalquerschnitte, bedingt durch den konischen Verlauf der Gewindespitzeh der Außengewinde. Die wirksamen Gewindelängen zur Gewährleistung kleiner Durchsatzmengen werden dabei durch die Verstellbarkeit von teleskopartig angeordneten Drosselelementen bestimmt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: Vorrichtung zum Drosseln in Schnittdarstellung

Fig. 2: Vergrößerter Ausschnitt der Drosselkanäle mehrerer Drosselelemente

Fig. 3: Drosselelement mit Teilschnitt

Fig.4: Schnitt A-A nach Fig. 3

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, zwischen dessen stirnseitiger Bohrung 2 und seinem mantelseitig vorgesehenen Austritt 3 ein Innengewinde 4 angeordnet ist. In das Innengewinde 4 des Gehäuses 1 greift ein stirnseitig offenes Drosselelement 5 mit seinem Außengewinde 6 ein, wobei die offene Stirnseite 7 des Drosselelementes 5 in Richtung der Bohrung 2 des Gehäuses 1 weist. Zwischen der Stirnseite 7 des Drosselelementes 5, dem Gehäuse 1 sowie dem Drosselelement 9 ist ein Raum 28 vorgesehen. Der Stirnseite 7 gegenüberliegend verfügt dieses Drosselelement 5 über eine Spindel 8, mittels der das Drosselelement 5 innerhalb des Gehäuses 1 verstellbar ist. Ein weiteres Drosselelement 9, das mit einem Stutzen 10 aus der,stirnseitigen Bohrung 2 des Gehäuses 1 herausragt und mittels einer Mutter 11 im Gehäuse 1 befestigt ist, ist über sein Außengewinde 12 mit dem Innengewinde 13 des Drosselelementes 5 verbunden. Die Abdichtung zwischen dem Drosselelement 9 und dem Gehäuse 1 erfolgt mittels eines Rundringes 14. Eine abgesetzte Durchgangsbohrung 15 des Drosselelementes 9 bildet den Ventilsitz 16 und sie ist gleichzeitig im erweiterten Bereich mit Innengewinde 17 ausgerüsteten das ein Gewinde 18 eines bolzenförmigen Drosselelementes 19 eingreift. Dieses bolzenförmige Drosselelement 19 ist stirnseitig als Ventilkegel 20 ausgebildet und wirkt mit dem im Drosselelement 9 angeordneten Ventilsitz 16 zusammen. Dem Ventilkegel gegenüberliegend besitzt das Drosselelement 19 einen Ansatz 21, in dem eine Feder 22 lagert, die in eine Nut 23 des Drosselelementes 5 eingreift. Durch diese Verbindung erfolgt bei Verstellung des Drosselelementes 5 gleichzeitig eine Bestätigung des bolzenförmigen Drosselelementes 19. Ein weiterer, in seiner Größe verstellbarer Raum 28 ist zwischen den Drosselelementen 5 und 9 vorgesehen.

Zur Erhöhung der Effektivität der Drosselung erfahren die Gewinde eine besondere Ausbildung. So werden, wie in Fig. 2 dargestellt, die Gewindehöhen 24, vorzugsweise der Außengewinde 6; 12; 18 der Drosselelemente 5; 9; 19 entgegen der Strömungsrichtung kontinuierlich reduziert. Dadurch erfolgt eine ständige Reduzierung des freien Durchflußquerschnittes des äußeren Drosselkanals 26 in Strömungsrichtung, wogegen der innere Drosselkanal 25 einen konstanten Querschnitt beibehält. Zusätzlich sind in die einzelnen Gewinde mehrere axiale Durchbrüche 27 eingearbeitet, die sich über die gesamte Länge wahlweise der Außen- 6; 12; 18 oder der Innengewinde 4; 13; 17 erstrecken können. Aus technologischen Gründen ist jedoch die Anordnung dieser Durchbrüche 27 auf den Außengewinden 6; 12; 18 vorteilhafter, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt. Zur Drosselung des Mediums wird bei geschlossener Vorrichtung mittels der Spindel 8 das Drosselelement 5 im Gehäuse 1 verschoben, wobei gleichzeitig eine Betätigung des bolzenförmigen Drosselelementes 19 mit erfolgt. Dabei hebt der am Drosselelement 19 befindliche Ventilkegel 20 vom Ventilsitz 16 ab und gibt den Durchfluß in der Durchgangsbohrung 15 frei. Das in der Durchgangsbohrung 15 anstehende Medium tritt somit in die zwischen Gewinde 18 und Innengewinde 17 bestehenden schraubenförmigen Drosselkanäle 25; 26 ein.

Durch die Rotationsströmung innerhalb der schraubenförmigen Drosselkanäle 25; 26 sowie die zusätzliche Verwirbelung in den Durchbrüchen 27 erfolgt eine starke Druckreduzierung des Mediums. Nach dem Durchströmen der Drosselkanäle 25; 26 tritt das Medium in den nachfolgenden Raum 28 ein und unterliegt einer weiteren Entspannung. Im Raum 28 erfolgt eine Umlenkung der Strömung und eine Umkehr der Strömungsrichtung des Mediums, da es nun durch die Drosselkanäle 25; 26 zwischen Außengewinde 12 und Innengewinde 13 hindurchtritt, wodurch eine starke Verwirbelung, verbunden mit einer weiteren Druckreduzierung, hervorgerufen wird. Nach erneuter Entspannung und Umlenkung im Raum 28 gelangt das Medium entspannt in das Gehäuse 1, welches es über den mantelseitigen Austritt 3 verläßt.

Durch die teleskopartige Anordnung der einzelnen Drosselelemente 5; 9; 19 im Gehäuse 1 wird die wirksame Drosselstrecke mit relativ geringen Längenabmessungen wesentlich verlängert, wodurch sich die Wirksamkeit der Drosselung erhöht. Damit können nunmehr relativ geringe Durchflußmengen mit hohem Druckgefälle mittels einer Vorrichtung entspannt werden. Da bei dieser Vorrichtung zwei Drosselelemente 5; 19 über eine Spindel 8 im Gehäuse 1 verstellbar sind, kann der vorgegebene Druckabbau des Mediums exakt eingestellt und realisiert werden. Die Vorrichtung verfügt somit über einen großen Regelberejch.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Drosseln, bei der das Gehäuse und das Drosselelement mittels Gewinde . verbunden sind und das Gewinde die schraubenförmig um die Ventilachse verlaufenden Drosselkanäle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (1) mehrere Drosselelemente (5; 9; 19) teleskopartig ineinandergreifend angeordnet sind, von denen das über eine Spindel (8) verfügende Drosselelement (5) gleichzeitig über in eine Nut (23) eingreifende Feder (22) mit einem weiteren Drosselelement (19) in Verbindung steht, wobei dieses Drosselelement (19) stirnseitig einen Ventilkegel (20) aufweist, dem ein Ventilsitz (16) in dem gegenüberliegenden Drosselelement (9) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung zum Drosseln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gewindehöhen (24) eines oder mehrerer Drosselelemente (5; 9; 19) entgegen der Strömungsrichtung kontinuierlich reduzieren, vorzugsweise an den Außengewinden (6; 12; 18) und daß die einzelnen Gewinde axiale Durchbrüche (27) aufweisen.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drosseln von gasförmigen oder flüssigen Medien, die bei hohen Druckgefällen möglichst kleine Durchsatzmengen des Mediumstromes gestattet. Derartige Vorrichtungen werden vorwiegend als Stellventil in Wasseraufbereitungsanlagen zur Trinkwassergewinnung und als Probenahmeventil in Speisewasserkreisläufen von Dampferzeugungsanlagen eingesetzt.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zum stufenlosen Druckabbau des strömenden Mediums, der eine verstellbare Drosselung erfordert, sind mehrere Ausführungen bekannt. So wird mit der DE 1 225930 ein Drosselventil vorgestellt, bei dem in einem mit konischer Innenbohrung aufweisenden Gehäuse ein konisch ausgebildetes Ventilglied beweglich angeordnet ist. Sowohl die Innenpartie des Gehäuses als auch die Außenfläche des Ventilgliedes verfügen über Gewinde, wodurch beide Teile miteinander verbunden sind. Die Gewinde beider Bauteile weisen einen quadratischen Querschnitt auf und greifen in Schließstellung des Ventils voll ineinander, wogegen in Drosselstellung sich die Gewindespitzen von den Gewindewurzeln entfernen. Durch die dabei sich bildenden Zwischenräume entstehen schraubenförmig um das Ventilglied gewundene Durchtrittskanäle, die den Druckabbau des strömenden Mediums bewirken. Diese Armatur gestattet die Druckabsenkung jedoch nur innerhalb eines begrenzten Regelbereiches, der durch die konstante Länge des Durchtrittskanals und die Größe der zwischen den Gewinden entstehenden Zwischenräume bestimmt ist. Damit können zwangsläufig auch nur bestimmte Durchsatzmengen geregelt werden. Anlagenmäßige Bedingungen gestatten nicht immer eine vergrößerte Auslegung des Drosselventils entsprechend den technischen Forderungen, so daß vielfach mehrere Drosselventile dieser Bauart angeordnet oder andere Drosselelemente verwendende Armaturen eingesetzt werden. Ein weiterer Mangel dieses Drosselventils besteht in den relativ hohen Fertigungskosten für die Herstellung des Gewindes auf bzw. in konischen Bauteilen, von denen bei dieser Armatur gleich zwei Verwehdung finden. f

Weiterhin wird in der DE 1 941 645 eine einsteilbare Strömungsdrossel publiziert, bei der eine das Gehäuse verkörpernde Einschraubhülse über eine Mittenbohrung verfügt, in der eine Gewindehülse drehgesichert, aber längsbeweglich lagert. Dabei liegt das Außengewinde der Gewindehülse dicht an der glatten innenwandung der Mittenbohrung der Einschraubhülse an, so daß die Gewindegänge einen Strömungswiderstand für den Mediumstrom bilden. Die Verschiebbarkeit der Gewindehülse erfolgt über ein Kopfteil, das über eine Gewindespindel mit der Gewindehülse verbunden ist. Auch diese Ausführung verfügt nur über einen begrenzten Regelbereich und ist daher nur für bestimmte Einsatzzwecke geeignet. Da bei dieser Strömungsdrossel den Gewindespitzen der Gewindehülse eine glatte Innenwand gegenüberliegt, erfolgt hier nicht nur eine Rotationsströmung des Mediums innerhalb der Gewindegänge, sondern gleichzeitig ein Überströmen in Achsrichtung der Gewindehülse. Dieser axiale Teilstrom führt dazu, daß auf Grund der recht fein ausgebildeten Gewindespitzen und der relativ hohen Strömungsgeschwindigkeit beim Überströmen unerwünschte Erosionserscheinungen an den Gewindespitzen auftreten. Eine erst einmal begonnene Beschädigung der Gewindespitzen durch Strahlverschleiß setzt sich umgehend fort und bewirkt eine völlige Ausstrahlung der Gewinde. Somit wird die Rotationsströmung bis zur Unwirksamkeit ständig reduziert, so daß der Mediumstrom dann fast ungedrosselt die Armatur in Axialrichtung durchströmt. Diese Erscheinungen führen folglich zur starken Einschränkung der Drosselfunktion der Armatur.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Drosseln zu schaffen, die zum Druckabbau recht unterschiedlicherDurchsatzmengen über einen großen Regelbereich verfügt und die sich bei gleichzeitiger Gewährleistung der Drosselfunktion durch geringere Fertigungskosten, bezogen auf ein Drosselelement, sowie durch einen verminderten Strahlverschleiß auszeichnet.