DE102015118001A1

DE102015118001A1 - Absperrarmaturengehäuse

Info

Publication number: DE102015118001A1
Application number: DE102015118001.4A
Authority: DE
Inventors: Carl Schulz; Heribert Herold
Original assignee: VAG Armaturen GmbH
Current assignee: VAG GmbH
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Also published as: CN106949282B; US10465813B2; CN106949282A; US20170114917A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Absperrarmaturengehäuse (1) mit einem innerhalb eines Grundkörpers (2) zwischen einer Eintrittsöffnung (3) und einer Austrittsöffnung (4) verlaufenden Durchgangskanal (5) und einem innerhalb des Durchgangskanals (5) angeordneten Ventilsitz (6). Zur Reduzierung von Strömungsverlusten weist ein an den Ventilsitz (6) abströmseitig unmittelbar anschließender Abströmbereich (8) des Durchgangskanals (5) einen nach innen gewölbten Verlauf auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Absperrarmaturengehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Absperrarmaturen sind weit verbreitete Absperrorgane in der Wasserwirtschaft. Sie werden vielfach als Absperrklappen mit einem innerhalb eines Absperrarmaturengehäuses um eine Drehachse drehbar gelagerten, zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung schwenkbaren, klappen- oder scheibenförmigen Ventilkörper ausgeführt. Die Absperrarmaturengehäuse derartiger Absperrarmaturen enthalten in der Regel einen aus Metall bestehenden Grundkörper mit einem innerhalb eines Durchgangskanals des Grundkörpers angeordneten Ventilsitz, an dem der klappen- oder scheibenförmigen Ventilkörper in der Schließstellung über eine Dichtung zur Anlage gelangt. Um die Strömungsverluste in den geöffneten Absperrarmaturen möglichst gering zu halten, müssen der Ventilkörper und auch der Durchgangskanal des dazugehörigen Absperrarmaturengehäuses möglichst strömungsgünstig ausgebildet sein. Berechnungen haben gezeigt, dass die strömungsgünstige Ausbildung des Ventilsitzes einen erheblichen Einfluss auf den Durchflusswiderstand der Absperrarmatur aufweist. Damit das durch den Durchgangskanal in der Öffnungsstellung der Absperrarmatur strömende Medium im Anschluss an den die Durchströmung behindernden und das Medium beschleunigenden Ventilsitz möglichst widerstandarm an die Gehäusewand des Absperrarmaturengehäuses angelegt werden kann, weist der Durchgangskanal bei den bisher verwendeten Absperrarmaturengehäusen auf der Abströmseite des Ventilsitzes vielfach eine konische oder sprunghafte Querschnittserweiterung auf. Eine derartige Ausgestaltung des Durchgangskanals ist jedoch strömungstechnisch nicht optimal.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Absperrarmaturengehäuse der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine Reduzierung der Strömungsverluste ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Absperrarmaturengehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Absperrarmaturengehäuse weist ein an den Ventilsitz abströmseitig unmittelbar anschließender Abströmbereich des Durchgangskanals einen nach innen gewölbten Verlauf auf. Dadurch kann die Strömung des durch den Ventilsitz beschleunigten Mediums möglichst widerstandsarm an die Innenwand des Grundkörpers angelegt und dadurch der Strömungswiderstand verringert werden. Durch das erfindungsgemäße Absperrarmaturengehäuse kann ein stabiler Strömungsverlauf ohne Strömungsabriss im Bereich des Ventilsitzes und ohne Rückströmungen stromabwärts des Ventilsitzes erreicht werden.
In einer besonders zweckmäßigen Ausführung ist die Wölbung im Abströmbereich des Durchgangskanals derart ausgeführt, dass der Übergang vom Ventilsitz zum Abströmbereich parallel oder unter einem Winkel ≤ 10° zur Mittelachse des Durchgangskanals und damit möglichst parallel zur Strömungsrichtung verläuft. Dadurch kann ein möglichst störungsfreier Strömungsverlauf erreicht werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung verläuft der nach innen gebogene Abströmbereich des Durchgangskanals mit einem Radius R1, wobei das Produkt aus dem Radius R1 und dem Quotienten aus dem Nenndurchmesser DN des Armaturengehäuses zum Innendurchmesser Di an einer engsten Stelle des Durchgangskanals zweckmäßigerweise einen Wert zwischen 150 und 400 aufweist. Vorzugsweise kann der Abströmbereich so gestaltet sein, dass er am Übergang zum Ventilsitz tangential zur Sitzebene des Ventilsitzes verläuft.
In einer strömungstechnisch besonders vorteilhaften Ausführung schließt sich an den auf den Ventilsitz in Strömungsrichtung unmittelbar folgenden Abströmbereich des Durchgangskanals mit dem nach innen gewölbten Verlauf ein weiterer Bereich des Durchgangskanals mit einem nach außen gewölbten Verlauf an, so dass der Durchgangskanal des Absperrarmaturengehäuses auf der Abströmseite des Ventilsitzes einen insgesamt S-förmigen Verlauf aufweist. Dieser Bereich verläuft mit einem Radius R2, wobei das Produkt aus dem Radius R2 und dem Quotienten aus dem Nenndurchmesser DN des Armaturengehäuses zu dem Innendurchmesser Di an einer engsten Stelle des Durchgangskanals zweckmäßigerweise einen Wert zwischen 150 und 400 aufweist.
In einer für die Strömungsführung weiteren vorteilhaften Ausführung kann ein auf der Zuströmseite des Ventilsitzes angeordneter Zuströmbereich des Durchgangskanals einen nach außen gewölbten Verlauf aufweisen.
Der hohlzylindrische Grundkörper des Absperrarmaturengehäuses kann an seiner Innenseite eine als Schweißbett dienende Vertiefung zur Aufnahme eines mittels Auftragschweißung aufgebrachten Materials für den Ventilsitz enthalten. Die Vertiefung kann an der Innenseite einer von dem Grundkörper nach innen vorstehenden Erhebung angeordnet und in Form einer flachen Ringnut ausgebildet sein.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand Zeichnung. Es zeigen:
1 ein Absperrarmaturengehäuse in einer zum Teil geschnittenen Ansicht;
2 eine Detailansicht des Absperrarmaturengehäuses von 1;
3 eine Darstellung der Strömung innerhalb eines erfindungsgemäßen Absperrarmaturengehäuses und
4 eine Darstellung der Strömung innerhalb eines bekannten Absperrarmaturengehäuses.
In 1 ist ein Absperrarmaturengehäuse 1 einer als Absperrklappe ausgeführten und in Wasserleitungen als Absperrarmatur eingesetzten Absperrarmatur in einer zum Teil geschnittenen Seitenansicht gezeigt. Das Absperrarmaturengehäuse 1 weist einen innerhalb eines Grundkörpers 2 zwischen einer Eintrittsöffnung 3 und einer Austrittsöffnung 4 verlaufenden Durchgangskanal 5 und einen innerhalb des Durchgangskanals 5 angeordneten Ventilsitz 6 auf. Der im Querschnitt kreisrunde Durchgangskanal 5 enthält einen stromaufwärts des Ventilsitzes 6 angeordneten Zuströmbereich 7 und einen an den Ventilsitz 6 abströmseitig unmittelbar anschließenden Abströmbereich 8.
Das aus Gusseisen, einem anderen Metall oder aus Kunststoff bestehende Absperrarmaturengehäuse 1 hat einen seitlichen Lagerflansch 9 zur drehbaren Lagerung eines – nicht dargestellten – klappen- oder scheibenförmigen Ventilkörpers und endseitige Anschlussflansche 10 und 11 zum Anschluss von Rohrleitungen. In dem seitlichen Lagerflansch 3 ist eine rechtwinklig zur Längsachse des Grundköpers 2 verlaufende Lagerbohrung 12 für eine Antriebswelle des zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung drehbaren Ventilkörpers vorgesehen. Der Ventilsitz 6 ist als gepanzerter Sitz ausgeführt und kann mit einer Auftragschweißung aus z.B. Edelstahl (Chrom-Nickel-Legierung) hergestellt sein. Der Grundkörper 2 kann hierzu gemäß 2 an seiner Innenwand 13 im Bereich des Ventilsitzes 6 eine nach innen in den Durchgangskanal 5 vorstehende Erhebung 14 mit einer an der Innenseite angeordneten ringnutförmigen Vertiefung 15 zur Aufnahme des durch Auftragschweißung aufgebrachten Materials aufweisen.
Wie besonders aus 2 hervorgeht, weist der in Strömungsrichtung gesehen stromaufwärts des Ventilsitzes 6 angeordnete Zuströmbereich 7 des Durchgangskanals 5 einen zunächst kontinuierlich zunehmenden und dann wieder bis zum Ventilsitz 6 kontinuierlich abnehmenden Durchmesser auf. Der Durchgangskanal 5 hat also einen Zuströmbereich 7 mit einem in Radialrichtung gesehen nach außen, d.h. zur Außenseite des Grundkörpers 2 hin, gewölbten Verlauf. Der an den Ventilsitz 6 abströmseitig unmittelbar anschließende Abströmbereich 8 des Durchgangskanals 5 weist dagegen einen radial nach innen, d.h. zur Mittelachse des Durchgangskanals 5 hin, gewölbten Verlauf auf. Der nach innen gewölbte Abströmbereich 8 des Durchgangskanals 5 verläuft mit einem Radius R1, der zweckmäßigerweise so gewählt ist, dass das Produkt (R1 × DN/Di), d.h. das Produkt aus diesem Radius R1 und dem Einschnürverhältnis, d.h. dem Quotient aus einem Nenndurchmesser DN des Armaturengehäuses und einem Innendurchmesser Di an der engsten Stelle des Durchgangskanals 5, einen Wert zwischen 150 und 400 aufweist. Die Wölbung im Abströmbereich 8 des Durchgangskanals 5 ist derart ausgeführt, dass der Übergang vom Ventilsitz 6 zum Abströmbereich 8 möglichst parallel zur Mittelachse des Durchgangskanals 5 und damit möglichst parallel zur Strömungsrichtung verläuft. Dadurch kann ein möglichst störungsfreier Strömungsverlauf erreicht werden.
An den auf den Ventilsitz 6 in Strömungsrichtung unmittelbar folgenden Abströmbereich 8 des Durchgangskanals 5 mit dem nach innen gewölbten Verlauf schließt sich ein weiterer Bereich 16 des Durchgangskanals 5 mit einem nach außen gewölbten Verlauf an, so dass der Durchgangskanal 5 des Absperrarmaturengehäuses 1 auf der Abströmseite des Ventilsitzes 6 einen insgesamt S-förmigen Verlauf aufweist. Der Radius R2 des Bereichs 13 ist zweckmäßigerweise so gewählt, dass das Produkt (R2 × DN/Di), d.h. das Produkt aus diesem Radius R2 und dem Einschnürverhältnis, d.h. dem Quotient aus dem Nenndurchmesser DN des Armaturengehäuses 1 und dem Innendurchmesser Di an der der engsten Stelle des Durchgangskanals 5, einen Wert zwischen 150 und 400 aufweist.
In dem Strömungsbild von 3 ist erkennbar, dass bei einem nach innen gewölbten Verlauf des Abströmbereichs 8 die Strömung stromabseitig des Ventilsitzes 6 relativ störungsfrei und ohne Bildung von Rückströmungen entlang der Innenwand 13 des Grundkörpers 2 verläuft.
Aus dem Strömungsbild von 4 geht hervor, dass sich dagegen an der Innenwand 13 des Grundkörpers 2 stromabseitig des Ventilsitzes 6 Rückströmungen bzw. Turbulenzen bilden, wenn der Abströmbereich einen nach außen, d.h. zur Außenseite des Gehäuses 2 hin gewölbten Verlauf aufweist.

Claims

Absperrarmaturengehäuse (1) mit einem innerhalb eines Grundkörpers (2) zwischen einer Eintrittsöffnung (3) und einer Austrittsöffnung (4) verlaufenden Durchgangskanal (5) und einem innerhalb des Durchgangskanals (5) angeordneten Ventilsitz (6), dadurch gekennzeichnet, dass ein an den Ventilsitz (6) abströmseitig unmittelbar anschließender Abströmbereich (8) des Durchgangskanals (5) einen nach innen gewölbten Verlauf aufweist.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung im Abströmbereich (8) des Durchgangskanals (5) derart ausgeführt ist, dass der Übergang vom Ventilsitz (6) zum Abströmbereich (8) parallel oder unter einem Winkel ≤ 10° zur Mittelachse des Durchgangskanals (5) verläuft.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nach innen gewölbte Abströmbereich (8) des Durchgangskanals (5) mit einem Radius R1 verläuft, wobei das Produkt aus dem Radius R1 und dem Quotient von einem Nenndurchmesser DN des Absperrarmaturengehäuse (1) zu einem Innendurchmesser Di an einer engsten Stelle des Durchgangskanals (5) einen Wert zwischen 140 und 400 aufweist.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abströmbereich (8) des Durchgangskanals (5) am Übergang zum Ventilsitz (6) tangential zur Sitzebene des Ventilsitzes (6) verläuft.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den auf den Ventilsitz (6) in Strömungsrichtung unmittelbar folgenden Abströmbereich (8) ein weiterer Bereich (16) des Durchgangskanals (5) mit einem nach außen gewölbten Verlauf anschließt.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nach außen gewölbte weitere Bereich (16) des Durchgangskanals (5) mit einem Radius R2 verläuft, wobei das Produkt aus dem Radius R2 und dem Quotient von einem Nenndurchmesser DN des Absperrarmaturengehäuse (1) zu einem Innendurchmesser Di an einer engsten Stelle des Durchgangskanals (5) einen Wert zwischen 140 und 400 aufweist.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Zuströmseite des Ventilsitzes angeordneter Zuströmbereich (7) des Durchgangskanals (5) einen nach außen gewölbten Verlauf aufweist.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (2) an seiner Innenwand (13) eine Vertiefung (15) zur Aufnahme eines mittels Auftragschweißung aufgebrachten Materials für den Ventilsitz (6) enthält.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (15) an der Innenseite einer von dem Grundkörper (2) nach innen vorstehenden Erhebung (14) angeordnet ist.
Absperrarmaturengehäuse (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (15) in Form einer flachen Ringnut ausgebildet ist.