DE102005058319A1 - Regelventil mit axialem Durchgang - Google Patents

Abstract

Ein Regelventil, dessen strömungsrelevante Mittenachse mit der geradlinig angrenzenden Rohrleitungsachse identisch ist, mit einem achssymmetrischen Sitzring und einem in Achsrichtung stellbaren Kegel.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Regelventil bestehend aus einem Gehäuse, dessen strömungsrelevante Mittenachse mit der geradlinig angrenzenden Rohrleitungsachse identisch ist, mit einem achssymmetrischen Sitzring und einem in Achsrichtung verstellbaren Kegel. Ähnliche Ausführungsformen sind bekannt als Ringschieber sowie als Axialventile zum Regeln und Absperren von flüssigen und gasförmigen Stoffströmen. (Zchng. VAG N3-182) Die Gehäuse dieser Ventile sind zweiwandig. Sie bestehen aus einem inneren und dem äußeren Gehäuse, die durch Stege und auch durch einen Tunnel, der die Verbindung der inneren Funktionsteile zum Antrieb ermöglicht, verbunden sind. Im käfigförmigen, inneren Gehäuse ist der Kegel verschiebbar gelagert. Das innere Gehäuse wird vom Medium umströmt und ist vom Differenzdruck beaufschlagt; es grenzt Eingangs- und Ausgangsdruck gegeneinander ab. Das äußere Gehäuse wird, je nach Strömungsrichtung, druckbeaufschlagt und grenzt das Durchflußmedium nach außen gegen den Atmosphärendruck ab.
• Durch den im inneren Gehäuse gelagerten ringförmigen Kegel ist ein sogenannter Druckausgleich gegeben, womit die Betätigungskräfte relativ unabhängig vom Differenzdruck und deshalb niedrig gehalten werden können.
• Weil der Durchflußquerschnitt zwischen innerem und äußerem Gehäuse ausreichend bemessen sein muß, bauen derartige Ventile entsprechend aufwendig.
• Eine andere bekannte Ausführungsform, deren Gehäuse die Strömung nahezu geradlinig und symmetrisch zur Mittenachse hindurchleitet, bilden Ventile mit exzentrisch gelagertem schwenkbaren Kegel, sogenannte Drehkegelventile. Mit der Winkelstellung des Kugelsegmentes zu dem axial symmetrischen Sitzring wird der Durchfluß geregelt.
• Die Durchflußkennlinie des Stellgliedes ist somit vorgegeben und kann nicht durch spezielle Formung des Kegels gestaltet werden. Im Zusammenwirken mit Sitzringen, die als Strahlteiler zwecks Minderung der Schallemission ausgebildet sind, wird die Durchflußkennlinie nachteilig verformt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geradlinig zu durchströmendes, einfach bauendes Ventil mit guter Durchflußkennlinie bei niedriger Schallemission zu schaffen. Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich dadurch, in das einfachwandige Gehäuse des Drehkegelventiles einen axial geführten, beidseitig gelagerten Kegel mit frei gestaltbaren Durchflußquerschnitten einzubringen und somit die Vorteile des Drehkegelventiles und des Axialventiles zu vereinen. Zusätzlich kann die ausgangsseitige Lagerung als Drosselschalldämpfung ausgeführt sein. Der variable Widerstand des Regelkegels und der konstante Widerstand der Festdrossel können optimal aufeinander abgestimmt werden.
• Mit dem frei im einwandigen Gehäuse gelagerten Kegel ist kein Druckausgleich möglich. Dieser wäre aber auch nur für den Einsatz hoher Differenzdrücke und bei großen Dimensionen notwendig. Die Sinusbewegung des Kniehebels gibt genügenden Anstieg der Schließkraft bis zur Schließstellung.
• Der Einsatz in einem relativ weiten Temperaturbereich ist dadurch möglich, daß keine elastomeren Dichtungen, wie z. B. beim Druckausgleich notwendig, vorhanden sind.
• Ein großer wirtschaftlicher Vorteil ist dadurch gegeben, daß das erfindungsgemäße Ventil 1, 2, 3 und das Drehkegelventil 4 die gleiche Gehäusebasis aufweisen. Aus dem Gehäuse (17) des Drehkegelventiles 4 kann durch wenig Nacharbeit an Eingangs- und Ausgangsbereich das Gehäuse (1) des erfindungsgemäßen Regelventiles hergestellt werden.
• Damit ergibt sich eine erhebliche Einsparung von Modellkosten.
• Die effektivste Maßnahme zur Schallminderung besteht darin, sowohl den Kegel als auch die Drosselschalldämpfung mit einer Vielzahl möglichst kleinen Durchlaßöffnungen strahlteilend auszuführen. Es ist hierbei nur eine Strömungsrichtung sinnvoll; das Medium strömt zuerst durch den Kegel und dann durch den Drosselschalldämpfer, wobei der Widerstand (Zeta 1)
  des Kegels (3) größer sein muß als der der Drosselschalldämpfung (Zeta 2).
• Vorteilhaft ist eine ungefähre Verdoppelung.
• Es ist aber auch möglich, das Ventil mit relativ kleinem Durchflußwiderstand auszuführen.
• Dies ist dann sinnvoll, wenn die Betriebsdaten aufgrund geringerer Drosselung eine niedrige Leistungsumwandlung und damit auch weniger Schallemission ergeben. Für solche Anwendungen kann der Kegel mit großflächigen Schlitzen und die Stangenführung mit sternförmig angeordneten Stegen ausgeführt werden.
• Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von in den Zeichungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• Es zeigen
• 1 einen Längsschnitt durch das Regelventil mit geräuscharmen Drosselelementen
• 2 einen Längsschnitt durch das Regelventil mit widerstandsarmem Kegel
• 3 die Querschnitte durch die in 1 und 2 dargestellten Regelventile
• 4 einen Querschnitt durch ein Drehkegelventil
• Im Gehäuse 1 sind einerseits der Sitzring 2 und andererseits das Schubstangenlager 14 befestigt. Sie bilden die beidseitige Führung für die Kegel-Schub-Einheit, die aus Kegel 3 und Schubstange 4 besteht. Kegel 3 und Schubstange 4 sind mittels Befestigungsmittel 10 fest verbunden. Die Schubstange 4 hat eine Querbohrung, in der ein Bolzen 6 gelagert ist.
• Beiderseits der Schubstange 4 sind die Schwingen 5 angeordnet. Bolzen 6 verbindet die Schubstange 4 und die Schwingen 5 zu einem Gelenk. Mittels der Schwingen 5 wird die Bogenbewegung des Kniehebels 9 in die geradlinige Bewegung der Schubstange 5 umgewandelt. Die Schwingen 5 sind mittels Zapfen 7 mit dem Kniehebel 9 ebenfalls gelenkig verbunden. Die Schwenkbewegung des Kniehebels 9 wird über die Antriebswelle 20 vom Antrieb 23 betrieben. Die Antriebswelle 20 ist im Gehäuse 1 gelagert. Der Kniehebel 9 ist beidseitig gelagert, durch eine formschlüssige Verbindung auf der Welle 20 einerseits und auf der Lagerwelle 21 andererseits. Die beiden Lagerelemente des Kniehebels 9 sind durch die Traverse 8 fest miteinander verbunden.
• In 1 ist die Lagerbuchse 14 über die Wandung des Drosselschalldämpfers 12 mit dem ringförmigen Teil des Schubstangenlagers 11 verbunden.
• In 2 bilden die Stege 13 die Verbindung der Lagerbuchse 14 zum ringförmigen Teil des Schubstangenlagers 11.
• Der in 1 dargestellte Kegel 3 für Strahlteilung und der in 2 dargestellte Schlitzkegel 15 sind gegeneinander tauschbar; ebenso das in 1 dargestellte Schubstangenlager 11 mit Drosselschalldämpfung 12 gegen Schubstangenlager 11 mit den Stegen 13.
• Somit ist z.B. auch eine Kombination des Kegels 1 mit dem Schubstangenlager 11 mit Stegen 13 möglich.

1

Gehäuse

2

Sitzring

3

Kegel

4

Schubstange

5

Schwingen

6

Bolzen

7

Zapfen

8

Traverse

9

Kniehebel

10

Befestigungsmittel

11

Schubstangenlager

12

Drosselschalldämpfer

13

Stege

14

Lagerbuchse

15

Schlitzkegel

16

17

Drehkegelventilgehäuse

18

Drehkegel

19

20

Antriebswelle

21

Lagerwelle

22

Wellentunnel

23

Antrieb

Claims (5)

1. Regelventil mit geradliniger Strömungsführung und achssymmetrisch angeordneten Sitzring und Kegel und einem kniehebelbetätigten Innenwerk dadurch gekennzeichnet, daß der Kegel einerseits im Sitzring geführt ist und rückseitig mit einer Schubstange verbunden ist, die in einem Schubstangenlager geführt ist.
2. nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse 1 des Regelventiles 1 bis 3 formgleich mit dem Gehäuse 17 des Drehkegelventiles 4 ist und aus diesem durch mechanische Ausarbeitung der Ein- und Ausgangsöffnungen für das Regelventil anwendbar ist.
3. nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Schubstangenlager 11 als Strömungsteiler für Drosselschalldämpfung ausgebildet ist.
4. nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingen des Kniehebelsystems beidseitig der Schubstange angeordnet sind.
5. nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenachse senkrecht zur Kegelachse und in einem Abstand zu dieser angeordnet ist.