DE102020104391A1 - Drehkegelventil - Google Patents

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Frank Nolte
Peter Konzack
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VETEC VENTILTECHNIK GmbH
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VETEC VENTILTECHNIK GmbH
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    • F16K5/00Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
    • F16K5/06Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
    • F16K5/0605Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor with particular plug arrangements, e.g. particular shape or built-in means
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
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    • F16K47/045Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level, the throttle being incorporated in the closure member and the closure member being rotatable

Abstract

Ein Ventil (1) mit einem Gehäuse (2) und einem in dem Gehäuse (2) drehbeweglich angeordneten Verschlusskörper (4), der einen ersten gewölbten geschlossenen Oberflächenabschnitt (6) aufweist, der mit einem im Gehäuse (2) angeordneten Dichtelement (8) zusammenwirkt, wobei der Verschlusskörper (4) über eine Antriebswelle (10) innerhalb des Gehäuses (1) aus einer ersten Schließstellung, in der der erste Oberflächenabschnitt (6) am Dichtelement (8) anliegt und eine durch das Dichtelement (8) begrenzte Querschnittsöffnung (9) im Gehäuse (2) verschließt, in eine zweite geöffnete Stellung bewegbar ist, in der sich der erste Oberflächenabschnitt (6) zumindest teilweise außerhalb der Querschnittsöffnung (9) befindet und den Durchtritt eines gasförmigen oder flüssigen Mediums (14) durch die Querschnittsöffnung (9) ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass der Verschlusskörper (4) einen sich an den ersten gewölbten Oberflächenabschnitt (6) anschließenden zweiten gewölbten Oberflächenabschnitt (20) aufweist, in welchem eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (12.1, 12.2) geformt sind, die in einer zwischen der Schließstellung und der geöffneten Stellung liegenden Übergangsstellung des Verschlusskörpers (4) im Bereich der Querschnittsöffnung (9) angeordnet sind und vom Medium (14) durchströmt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Drehkegelventil für die Regelung flüssiger oder gasförmiger Stoffströme in Rohrleitungen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Drehkegelventile mit exzentrisch oder doppelt exzentrisch gelagerten kugelsegmentförmigen Verschlusskörpern, die auch als Drehkegel bezeichnet werden, sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Alle diese Drehkegelventile haben ein Gehäuse, das eine seitliche Bohrung zur Aufnahme der Lager und Dichtelemente sowie für die Durchführung der Antriebswelle zum Verschwenken des Verschlusskörpers relativ zu einem einlassseitigen Ventilsitz aus einer Schließstellung in eine geöffnete Stellung aufweist.
  • Gegenüber bekannten Hubventilen, sowie auch nicht exzentrisch gelagerten Kugelventilen und Küken-Ventilen bieten Drehkegelventile sowohl die regelungstechnischen Vorteile der größeren Stellbereiche und der höheren Durchflussleistung, als auch eine funktionell bessere Dichtung an der Durchführung der Antriebswelle nach außen. Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, dass die Kinematik des exzentrisch oder doppelt exzentrisch gelagerten Drehkegels eine Verstärkung der Stellkraft ergibt, die dem beim Absperren des Durchflusses ansteigenden Differenzdruck entgegenwirkt, wodurch die erforderlichen Stellkräfte relativ niedrig sind und die Bemessung des Antriebs entsprechend günstig gewählt werden kann.
  • Bei den beschriebenen Drehkegelventilen ergibt sich das Problem, dass es durch am Verschlusskörper geformte Kanten und Vorsprünge beim Öffnen des Ventils zu mitunter störenden Schallgeräuschen kommt, die sowohl von der Stellung des Verschlusskörpers als auch vom Eingangsdruck sowie auch den physikalischen Eigenschaften des Mediums selbst, insbesondere dessen Dichte und Temperatur, abhängen.
  • Um diese störenden Schallgeräusche zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren, ist es beispielsweise aus der DE 10200400904 B3 der Anmelderin bekannt, in den Innenbereich eines Drehkegelventils, welches einen fliegend an einer Welle innerhalb des Ventilgehäuses schwenkbar aufgenommenen Drehkegelventil besitzt, einen konischen Dämpfungskörper mit einem daran angeordneten ringförmigen Abschnitt anzuordnen, in welchem eine Vielzahl von Bohrungen geformt sind. Da der Dämpfungskörper in der geöffneten Stellung des Drehkegels den vom Medium durchströmten Querschnitt zusätzlich verringert, stellt dieser einen weiteren Strömungswiderstand dar, welcher zu einem erhöhten Druckverlust innerhalb des Ventils führt.
  • Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil, insbesondere ein Drehkegelventil, mit einem verschwenkbaren Verschlusskörper zu schaffen, welches einen verringerten Strömungswiderstand besitzt, und bei welchem störende Strömungsgeräusche in der geöffneten oder teilweise geöffneten Stellung des Verschlusskörpers gedämpft werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ventil mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
  • Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Gemäß der Erfindung umfasst ein Ventil, welches bevorzugt als Drehkegelventil ausgeführt ist, jedoch auch als Kükenventil ausgeführt sein kann, ein Gehäuse, in welchem ein Verschlusskörper drehbeweglich angeordnet ist. Der Verschlusskörper besitzt einen ersten geschlossenen Oberflächenabschnitt, der entsprechend der Art des Ventils gewölbt ist, und bei der Ausführung als Drehkegelventil die Form einer Kugelkalotte aufweist. Bei der Ausführung als bekanntes Küken-Ventil ist der erste geschlossene Oberflächenabschnitt hingegen als eine im Querschnitt kreisrunde geschlossene Zylindersegmentoberfläche eines mit einer diametralen Bohrung versehenen Zylinders ausgestaltet, welcher in einer zugehörigen zylindrischen Bohrung des Ventilgehäuses mit einem angepassten Innendurchmesser verdrehbar aufgenommen ist.
  • Der Verschlusskörper wirkt mit einem im Gehäuse angeordneten Dichtelement zusammen, welches im Falle der Ausgestaltung des Ventils als Drehkegelventil als kreisrunder Dichtring ausgeführt ist.
  • Ungeachtet der Art des Ventils ist der Verschlusskörper innerhalb des Gehäuses über eine Antriebswelle aus einer ersten Schließstellung in eine zweite geöffnete Stellung bewegbar. In der ersten Schließstellung liegt der erste geschlossene Oberflächenabschnitt des Verschlusskörpers dabei am Dichtelement an und verschließt dadurch eine Querschnittsöffnung im Gehäuse, die im Falle des Drehkegelventil durch das in diesem Falle als Kreisring ausgestaltete Dichtelement definiert wird. Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventil als Küken-Ventil wird die Querschnittsöffnung im Gehäuse hingegen durch einen geschlossenen Umfangsabschnitt der zylindermantelförmigen Oberfläche des zylindrischen Verschlusskörpers verschlossen.
  • Demgegenüber wird der erste Oberflächenabschnitt beim Verdrehen des Verschlusskörpers in die zweite geöffnete Stellung mit größer werdendem Drehwinkel immer weiter aus der Querschnittsöffnung heraus bewegt, wodurch diese zunehmend geöffnet wird und den Durchtritt für ein gasförmiges oder flüssiges Mediums freigibt, welches durch die Querschnittöffnung hindurchströmt und dessen Volumenstrom durch das Ventil verändert, insbesondere gesteuert oder geregelt werden soll.
  • Das erfindungsgemäße Ventil zeichnet sich dadurch aus, dass der Verschlusskörper einen sich an den ersten gewölbten Oberflächenabschnitt anschließenden zweiten gewölbten Oberflächenabschnitt aufweist, in welchem eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen geformt sind, die in einer zwischen der Schließstellung und der geöffneten Stellung liegenden Übergangsstellung des Verschlusskörpers im Bereich der Querschnittsöffnung angeordnet werden. Anders ausgedrückt sind in dem zweiten gewölbten Oberflächenabschnitt, der sich bevorzugt stetig, d. h. ohne eine Kante oder dergleichen, an den ersten gewölbten Oberflächenabschnitt beim Verschwenken des Verschlusskörpers aus der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung anschließt, eine Vielzahl von Öffnungen, gebildet, durch die das gasförmigen oder flüssigen Medium hindurchströmt, sobald der Verschlusskörper die geschlossene Stellung verlässt.
  • Wie die Anmelderin gefunden hat, ergibt sich hierdurch in überraschender Weise eine beachtliche Reduktion von Schallgeräuschen, insbesondere von Pfeifengeräuschen, die bei bekannten gattungsgemäßen Ventilen oftmals auftreten, wenn der Verschlusskörper aus der geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung verdreht wird.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Oberflächenabschnitt des Verschlusskörpers einen ersten Wandabschnitt auf, in welchem die Durchtrittsöffnungen geformt sind. Wie die Anmelderin gefunden hat, hat es sich in Hinblick auf eine maximale Absorption von störenden Schallgeräuschen als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der erste Wandabschnitt eine Wandstärke zwischen 3 mm und 5 mm besitzt, die besonders bevorzugt 4 mm beträgt.
  • Weiterhin besitzen die Durchtrittsöffnungen in vorteilhafter Weise einen Durchmesser, der im Bereich von 2,5 und 5 mm liegt und bevorzugt 3,5 mm beträgt.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Wandabschnitt des zweiten gewölbten Oberflächenabschnitts eine Lochdichte im Bereich zwischen 5 und 15 Löchern pro Quadratzentimeter auf, wobei sich herausgestellt hat, dass eine maximale Reduktion der Schallgeräusche im hörbaren Frequenzbereich bei einer Dichte von ca. 8 Löchern pro Quadratzentimetern beobachtet werden kann. Obgleich die Verteilung der ersten Durchtrittsöffnungen, die bevorzugt kreisrund sind und als Bohrungen ausgeführt sein können, über die Fläche des zweiten Oberflächenabschnitts hinweg in vorteilhafter Weise homogen ist, besteht ebenfalls die Möglichkeit, die ersten Durchtrittsöffnungen entlang von parallel zueinander verlaufenden Reihen anzuordnen, die alternativ auch konvergent zueinander angeordnet sein können.
  • Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken umfasst der zweite gewölbte Oberflächenabschnitt einen dem ersten Wandabschnitt in Strömungsrichtung des Mediums betrachtet nachgeordneten zweiten Wandabschnitt, d.h. einen stromabwärts des ersten Wandabschnitts gelegenen zweiten Wandabschnitt, in welchem weitere Durchtrittsöffnungen zum Durchtritt des flüssigen oder gasförmigen Mediums geformt sind, die mit den ersten Durchtrittsöffnungen über einen zwischen dem ersten und zweiten Wandabschnitt angeordneten Zwischenraum kommunizieren.
  • Durch einen solchen Zwischenraum, der bevorzugt in sich geschlossen ist und mit dem Innenraum des Ventils ausschließlich über die ersten und zweiten Durchtrittsöffnungen verbunden ist, ergibt sich der Vorteil, dass der Druck, welcher im gasförmigen oder flüssigen Medium stromabwärts der Querschnittsöffnung herrscht, stufenweise abgebaut wird, wobei es innerhalb des Zwischenraums zu einem Druckausgleich, bzw. zu Verwirbelungen des Mediums kommt, durch den die Ausbreitung von Körperschall innerhalb des Mediums weiter reduziert wird.
  • Wie von der Anmelderin weiterhin gefunden wurde, ergibt sich eine besonders gute Dämpfung von im Medium erzeugt Schallgeräuschen, wenn der Zwischenraum insbesondere bei den zuvor erwähnten Durchmessern der ersten und zweiten Durchtrittsöffnungen eine Tiefe im Bereich von 8 mm besitzt. Die Tiefe des Zwischenraums, d.h. der Abstand zwischen den Innenflächen des ersten und zweiten Wandabschnitts ist hierbei bevorzugt über die gesamte Höhe und Breite des Zwischenraums hinweg im Wesentlichen konstant, was dadurch erzielt wird, dass die Innenflächen des Zwischenraums entsprechend der räumlichen Form des zweiten Oberflächenabschnitts gewölbt sind.
  • Nach einem weiteren der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken sind die ersten Durchtrittsöffnungen und die weiteren Durchtrittsöffnungen in axialer Richtung der Durchtrittsöffnungen betrachtet relativ zueinander versetzt angeordnet, wobei der Versatz zwischen den Zentren der einander gegenüberliegenden Durchtrittsöffnungen bevorzugt größer als der doppelte Durchmesser der jeweiligen Durchtrittsöffnungen ist, sodass im Falle von ersten und weiteren Durchtrittsöffnungen identischer Größe kein direkter geradliniger Durchtritt des flüssigen oder gasförmigen Mediums durch zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Durchtrittsöffnungen durch den Zwischenraum hindurch erfolgen kann. Durch diese räumliche Anordnung der ersten und weiteren Durchtrittsöffnungen ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der im Zwischenraum entstehenden Verwirbelungen des Mediums beim Austritt aus den ersten Durchtrittsöffnungen in den Zwischenraum hinein, keine geradlinige Ausbreitung des Schalls durch zwei zueinander fluchtende Durchtrittsöffnungen im ersten und zweiten Wandabschnitt erfolgen kann, sondern Schallwellen, die beispielsweise im Bereich von Kanten stromaufwärts des Verschlusskörpers entstehen, innerhalb des Zwischenraums reflektiert und gestreut und dadurch abgeschwächt werden.
  • In gleicher Weise wie die ersten Durchtrittsöffnungen weisen auch die weiteren/zweiten Durchtrittsöffnungen im zweiten Wandabschnitt einen Durchmesser im Bereich von 2,5 und 3,5 mm auf, wobei der Durchmesser bevorzugt 3,0 mm beträgt. Ebenso kann der zweite Wandabschnitt des zweiten gewölbten Oberflächenabschnitts eine Lochdichte im Bereich zwischen 6 und 10 Löchern pro cm2 besitzen, wobei die bevorzugte Dichte im Bereich von 8 Löchern pro cm 2 liegt und die Löcher bevorzugt ebenfalls homogen über den zweiten gewölbten Oberflächenabschnitt hinweg verteilt sind.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Ventil als ein bereits zuvor erwähntes Drehkegelventil ausgestaltet, dessen Verschlusskörper an einem doppelt-exzentrisch an der Antriebswelle aufgenommenen Arm im Gehäuse gelagert ist und einen kugelkalottenartigen ersten geschlossenen und in der Aufsicht bevorzugt kreisrunden Oberflächenabschnitt aufweist. Bei dieser Ausführungsform des Ventils besitzt der zweite Oberflächenabschnitt bevorzugt die Form eines gelochten Kugelscheibensegments, welches sich in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von bevorzugt 180° bogenförmig über einer parallel zur Antriebswelle verlaufenden ersten Ebene erstreckt.
  • Um in der vollständig geöffneten Stellung des Verschlusskörpers einen möglichst minimalen Strömungswiderstand unter Beibehaltung der schalldämpfenden Eigenschaften der in den zweiten Oberflächenabschnitt eingebrachten Durchtrittsöffnungen zu erhalten, kann der zweite Oberflächenabschnitt eine zentrale Durchtrittsöffnung mit einem bogenförmigen Randabschnitt aufweisen, der sich nach Art eines Bogens in einer senkrecht zur ersten Ebene und orthogonal zur Antriebswelle verlaufenden zweiten Ebene des Verschlusskörpers erstreckt. Der Durchmesser des Bogens kann z.B. 1/3 der Fläche der Querschnittsöffnung betragen, welche vom Dichtring/Dichtelement definiert und von dem in das Ventil einströmenden Medium durchströmt wird, bevor dieses auf den Verschlusskörper trifft.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform eines Drehkegelventils beschrieben.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine schematische Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils in Höhe der Antriebswelle des Verschlusskörpers,
    • 2a eine schematische räumliche Darstellung des Verschlusskörpers der von 1 in seitlicher Aufsicht,
    • 2b eine schematische seitliche räumliche Ansicht der Unterseite und der zentralen Durchtrittsöffnung des Verschlusskörpers von 2a,
    • 2c eine schematische räumliche Frontansicht des Verschlusskörpers von 2a,
    • 2d eine schematische räumliche Aufsicht auf die Unterseite des Verschlusskörpers von 2a,
    • 3a eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Ventils, bei welchem sich der Verschlusskörper in der Schließstellung befindet,
    • 3b eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Ventils, bei dem sich der Verschlusskörper in der Zwischenstellung befindet,
    • 3c eine schematische Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Ventils, bei dem der Verschlusskörper in die vollständig geöffnete Stellung verschwenkt wurde, und
    • 4 eine Querschnittsansicht des Verschlusskörpers von 3a bis 3c.
  • Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Ventil 1 ein Gehäuse 2, in welchem ein Verschlusskörper 4 drehbeweglich angeordnet ist. Der Verschlusskörper 4 besitzt einen ersten geschlossenen Oberflächenabschnitt 6, der entsprechend der Art des Ventils gewölbt ist, und bei dem dargestellten Drehkegelventil die Form einer Kugelkalotte aufweist.
  • Der Verschlusskörper 4 wirkt mit einem im Gehäuse 2 angeordneten Dichtelement 8 zusammen, welches bei dem dargestellten Drehkegelventil als ein kreisrunder Dichtring ausgeführt ist, der von dem durch die Pfeile angedeuteten Medium 14 durchströmt wird, dessen Volumenstrom durch das erfindungsgemäße Ventil 1 verändert werden soll.
  • Der Verschlusskörper 4 ist innerhalb des Gehäuses 2 über eine Antriebswelle 10 und einen nicht näher dargestellten Stellantrieb aus einer ersten, in 3a gezeigten Schließstellung, über eine in 3b gezeigte Zwischenstellung in eine in 3c dargestellte geöffnete Stellung verschwenkbar. In der ersten Schließstellung liegt der erste geschlossene kugelkalottenartige Oberflächenabschnitt 6 am Dichtelement 8 an und verschließt dadurch die Querschnittsöffnung 9 im Gehäuse 2, über die das flüssige oder gasförmige Medium 14 in das Ventil eingeleitet wird, bevor es auf den Verschlusskörper 4 trifft.
  • Wie in 3a anhand der strichpunktierten Hilfslinien und der Lage der Drehachse 10a der Antriebswelle 10 angedeutet ist, ist der als Drehkegel ausgeführte Verschlusskörper 4 an einem doppelt-exzentrisch an der Antriebswelle 10 aufgenommenen Arm 11 im Gehäuse 2 gelagert und weist einen für Drehkegelventile üblichen kugelkalottenartigen ersten Oberflächenabschnitt 6 auf, der mit dem in diesem Falle kreisringförmigen Dichtelement 8 zusammenwirkt.
  • Das erfindungsgemäße Ventil 1 zeichnet sich dadurch aus, dass der Verschlusskörper 4 einen sich an den ersten gewölbten Oberflächenabschnitt 6 anschließenden zweiten gewölbten Oberflächenabschnitt 20 aufweist, in welchem eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 12.1, 12.2 geformt sind, die in der zwischen der Schließstellung und der geöffneten Stellung liegenden Übergangsstellung des Verschlusskörpers 4 im Bereich der Querschnittsöffnung 9 angeordnet sind, wie dies in 3b angedeutet ist. Anders ausgedrückt ist in dem zweiten gewölbten Oberflächenabschnitt 20, der sich, wie in 2a angedeutet, entlang des Schwenkweges in die geöffnete Stellung stetig, d.h. ohne eine Kante oder dergleichen, an den ersten gewölbten Oberflächenabschnitt 6 anschließt, eine Vielzahl von ersten Durchtrittsöffnungen 12.1 geformt, durch die das gasförmige oder flüssigen Medium 14 hindurchströmen kann, sobald der Verschlusskörper 4 die geschlossene Stellung (3a) verlässt.
  • Wie die Anmelderin gefunden hat, ergibt sich hierdurch in überraschender Weise eine beachtliche Reduktion von Schallgeräuschen, insbesondere von Pfeifengeräuschen, die bei bekannten gattungsgemäßen Ventilen auftreten, wenn der Verschlusskörper 4 aus der geschlossenen Stellung (3a) in die geöffnete Stellung (3c) verschwenkt wird.
  • Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Oberflächenabschnitt 20 des Verschlusskörpers 4 einen ersten Wandabschnitt 20a auf, in welchem die Durchtrittsöffnungen 12.1 geformt sind. Wie die Anmelderin gefunden hat, hat es sich in Hinblick auf eine maximale Absorption von störenden Schallgeräuschen als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der in der Schnittdarstellung von 4 angedeutete erste Wandabschnitt 20a eine Wandstärke zwischen 3 mm und 5 mm besitzt, die besonders bevorzugt 3 mm beträgt. Dabei besitzen die ersten Durchtrittsöffnungen 12.1 bevorzugt einen Durchmesser, der bei einem Ventil 1 mit einem Querschnitt der Öffnung 9 von 35 mm bis 700 mm im Bereich von 2,5 bis 5 mm liegt und bevorzugt 3,5 mm beträgt.
  • Der erste Wandabschnitt 20a des zweiten gewölbten Oberflächenabschnitts 20 weist eine Lochdichte im Bereich zwischen 5 und 15 Löchern pro Quadratzentimeter auf, wobei diese bei den zuvor genannten Lochdurchmessem bevorzugt 8 Löcher pro Quadratzentimeter beträgt. Obgleich die Verteilung der nachfolgend auch als erste Durchtrittsöffnungen 12.1 bezeichneten Öffnungen, die bevorzugt als kreisrunde Bohrungen ausgeführt sind, homogen über die Fläche des zweiten Oberflächenabschnitt 20 verteilt sind, können diese auch entlang bevorzugt halbkreisförmig verlaufenden Reihen angeordnet sein, wie dies in 2a bis 2d angedeutet ist.
  • Wie weiterhin der Darstellung der 2a - 2d sowie auch 4 entnommen werden kann, umfasst der zweite gewölbte Oberflächenabschnitt 20 einen dem ersten Wandabschnitt 20a in Strömungsrichtung des Mediums 14 betrachtet nachgeordneten zweiten Wandabschnitt 20b, in welchem weitere Durchtrittsöffnungen 12 für das flüssige oder gasförmiges Medium 14 geformt sind, die nachfolgend auch als zweite Durchtrittsöffnungen 12 bezeichnet werden. Diese sind mit den ersten Durchtrittsöffnungen 12.1 strömungsmäßig über einen zwischen dem ersten und zweiten Wandabschnitt 20b angeordneten Zwischenraum 22 verbunden, was sich am besten aus 4 ersehen lässt.
  • Der Zwischenraum 22 besitzt eine Tiefe im Bereich von z.B. 8 mm und wird durch die einander gegenüberliegenden Innenflächen der beiden Wandabschnitte 20a, 20b begrenzt, wobei die Tiefe des Zwischenraums 22, d.h. der Abstand zwischen den Innenflächen des ersten und zweiten Wandabschnitts 20a, 20b, in vorteilhafter Weise über die gesamte Höhe und Breite des Zwischenraums 22 hinweg im Wesentlichen konstant ist.
  • Der Zwischenraum 22 und der erste und zweite Wandabschnitt können insbesondere durch ein 3D-Druckverfahren aus einem geeigneten druckbaren Werkstoff, z.B. Kunststoff oder auch Metall, oder auch durch Aufschweißen des zweiten Oberflächenabschnitts 20 geformt werden, wobei der Zwischenraum 22 mit den Wandabschnitten 22a, 22b auch integral mit dem übrigen Verschlusskörper 4 als gedrucktes Formteil gefertigt sein kann.
  • Wie anhand der Schnittdarstellung von 4 anhand des entlang der Schnittebene durchgehenden zweiten Wandabschnitts 22b und des diesem gegenüberliegenden, im Bereich der ersten Durchtrittsöffnungen 12.1 durchbrochenen ersten Wandabschnitts 22a angedeutet ist, sind die ersten Durchtrittsöffnungen 12.1 und die weiteren/zweiten Durchtrittsöffnungen 12 in axialer Richtung der Durchtrittsöffnungen betrachtet relativ zueinander versetzt. Durch diese räumliche Anordnung der ersten und zweiten Durchtrittsöffnungen 12.1, 12.2 ergibt sich der Vorteil, dass keine geradlinige Ausbreitung des Schalls durch zwei zueinander fluchtende Durchtrittsöffnungen 12.1, 12.2 erfolgen kann.
  • In gleicher Weise wie die ersten Durchtrittsöffnungen 12.1 weisen auch die weiteren zweiten Durchtrittsöffnungen 12 einen Durchmesser im Bereich von 2,5 und 3,5 mm auf, wobei der Durchmesser bevorzugt 3,0 mm beträgt. Die Wandstärke des zweiten Wandabschnitts 20b, welche die Tiefe der zweiten Durchtrittsöffnungen 12 bestimmt, entspricht bevorzugt der Tiefe der Wandstärke des ersten Wandabschnitts 20a, und beträgt bevorzugt 3- 5 mm, insbesondere 3,5 mm.
  • Bei der in den 1 bis 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung besitzt der zweite Oberflächenabschnitt 20 die Form eines Kugelscheibensegments, welches sich, wie in 2a bis 2d angedeutet, in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von insbesondere 180° bogenförmig über einer ersten Ebene 16 erstreckt, die parallel zur Antriebswelle 10, bzw. zu deren Drehachse 10a verläuft.
  • Um in der vollständig geöffneten Stellung des Verschlusskörpers 4 (3c) einen möglichst minimalen Strömungswiderstand unter Beibehaltung der schalldämpfenden Eigenschaften der in den zweiten Oberflächenabschnitt 20 eingebrachten Durchtrittsöffnungen 12.1 und 12.2 zu erhalten, besitzt der zweite Oberflächenabschnitt 20 eine zentrale Durchtrittsöffnung 24, die, wie in 2a bis 2d gezeigt, einen bogenförmigen Randabschnitt 26 aufweist, der sich in einer senkrecht zur ersten Ebene 16 und orthogonal zur Antriebswelle 10 verlaufenden zweiten Ebene 18 des Verschlusskörpers 8 erstreckt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Ventil
    2
    Gehäuse
    4
    Verschlusskörper
    6
    erster gewölbter geschlossener Oberflächenabschnitt
    8
    Dichtelement/Dichtring
    9
    Querschnittsöffnung
    10
    Antriebswelle
    10a
    Drehachse der Antriebswelle
    11
    Arm
    12.1
    erste Durchtrittsöffnungen im ersten Wandabschnitt
    12,2
    weitere Durchtrittsöffnungen im zweiten Wandabschnitt
    14
    gasförmiges oder flüssiges Medium
    16
    erste Ebene
    18
    zweite Ebene
    20
    zweiter gewölbter Oberflächenabschnitt
    20a
    erster Wandabschnitt des zweiten Oberflächenabschnitts
    20b
    zweiter Wandabschnitt des zweiten Oberflächenabschnitts
    22
    Zwischenraum
    24
    zentrale Durchtrittsöffnung
    26
    bogenförmiger Randabschnitt der zentralen Durchtrittsöffnung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10200400904 B3 [0005]

Claims (10)

  1. Ventil (1) mit einem Gehäuse (2) und einem in dem Gehäuse (2) drehbeweglich angeordneten Verschlusskörper (4), der einen ersten gewölbten geschlossenen Oberflächenabschnitt (6) aufweist, der mit einem im Gehäuse (2) angeordneten Dichtelement (8) zusammenwirkt, wobei der Verschlusskörper (4) über eine Antriebswelle (10) innerhalb des Gehäuses (1) aus einer ersten Schließstellung, in der der erste Oberflächenabschnitt (6) am Dichtelement (8) anliegt und eine durch das Dichtelement (8) begrenzte Querschnittsöffnung (9) im Gehäuse (2) verschließt, in eine zweite geöffnete Stellung bewegbar ist, in der sich der erste Oberflächenabschnitt (6) zumindest teilweise außerhalb der Querschnittsöffnung (9) befindet und den Durchtritt eines gasförmigen oder flüssigen Mediums (14) durch die Querschnittsöffnung (9) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (4) einen sich an den ersten gewölbten Oberflächenabschnitt (6) anschließenden zweiten gewölbten Oberflächenabschnitt (20) aufweist, in welchem eine Vielzahl von Durchtrittsöffhungen (12.1, 12.2) geformt sind, die in einer zwischen der Schließstellung und der geöffneten Stellung liegenden Übergangsstellung des Verschlusskörpers (4) im Bereich der Querschnittsöffnung (9) angeordnet sind und vom Medium (14) durchströmt werden.
  2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenabschnitt (20) einen ersten Wandabschnitt (20a) aufweist, in welchem die Durchtrittsöffnungen (12.1) geformt sind.
  3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (12.1) einen Durchmesser im Bereich von 2,5 und 3,5 mm, bevorzugt einen Durchmesser von 3,5 mm besitzen, und/oder dass der erste Wandabschnitt (20a) des zweiten gewölbten Oberflächenabschnitts (20) eine Lochdichte im Bereich zwischen 5 und 15 Löchern pro cm2, insbesondere 8 Löcher pro cm2 aufweist.
  4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wandabschnitt (20a) einen Wandstärke zwischen 3 mm und 5 mm besitzt.
  5. Ventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite gewölbte Oberflächenabschnitt (20) einen dem ersten Wandabschnitt (20a) in Strömungsrichtung des Mediums (14) nachgeordneten zweiten Wandabschnitt (20b) umfasst, in welchem weitere Durchtrittsöffnungen (12.2) geformt sind, die mit den Durchtrittsöffnungen (12.1) über einen zwischen dem ersten und zweiten Wandabschnitt angeordneten Zwischenraum (22) kommunizieren.
  6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (22) eine bevorzugt gleichbleibende Tiefe von 8 mm besitzt.
  7. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchtrittsöffnungen (12.1) und weiteren Durchtrittsöffnungen (12.2) in axialer Richtung der Durchtrittsöffnungen (12.1, 12.2) betrachtet relativ zueinander versetzt sind.
  8. Ventil nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Durchtrittsöffnungen (12.2) einen Durchmesser im Bereich von 2,5 und 3,5 mm, bevorzugt einen Durchmesser von 3,0 mm besitzen, und/oder dass der zweite Wandabschnitt (20b) des zweiten gewölbten Oberflächenabschnitts (20) eine Lochdichte im Bereich zwischen 6 und 10 Löchern pro cm2, insbesondere 8 Löcher pro cm2 aufweist.
  9. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (4) an einem doppelt-exzentrisch an der Antriebswelle (10) aufgenommenen Arm (11) im Gehäuse (2) gelagert ist und einen kugelkalottenartigen ersten Oberflächenabschnitt (6) aufweist, und dass der zweite Oberflächenabschnitt (20) die Form eines Kugelscheibensegments besitzt, welches sich in Umfangsrichtung über einen Winkelbereich von bevorzugt 180° bogenförmig über einer parallel zur Antriebswelle (11) verlaufenden ersten Ebene (16) erstreckt.
  10. Ventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Oberflächenabschnitt (20) eine zentrale Durchtrittsöffnung (24) mit einem bogenförmigen Randabschnitt (26) besitzt, der sich bogenförmig in einer senkrecht zur ersten Ebene (16) und bevorzugt orthogonal zur Achse (10 a) der Antriebswelle (10) verlaufenden zweiten Ebene (18) des Verschlusskörpers (8) erstreckt.
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DE102004009040A1 (de) 2004-02-23 2005-09-08 Valeo Systèmes d`Essuyage Scheibenwischanlage für Fahrzeuge sowie Befestigungselement für eine solche Anlage

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