-
GEBIET DER OFFENBARUNG
-
Die Offenbarung betrifft generell Prozesssteuersysteme und insbesondere Ventiltrimmvorrichtungen zur Verwendung mit Ventilen.
-
HINTERGRUND
-
Prozesseinheiten und/oder -systeme, wie sie in der Öl- und Gasförderindustrie, Raffination, petrochemischen oder anderen Fertigungsanlagen verwendet werden, umfassen typischerweise signifikante Ausrüstungsgegenstände, wie beispielsweise Prozesssteuervorrichtungen (z.B., ein Drehventil, ein Schiebeventil, usw.), um einen industriellen Prozess zu steuern. Die Beschaffenheit, der Zustand, die Integrität und/oder die Leistung von solchen Prozesssteuervorrichtungen ist für die Effizienz und/oder Sicherheit von Verarbeitungsanlagen essentiell.
-
KURZFASSUNG
-
Eine beispielhafte Vorrichtung umfasst einen Ventilkörper, der einen Fluidströmungsweg zwischen einem Einlass und einem Auslass umfasst. Die beispielhafte Vorrichtung umfasst auch eine Ventiltrimmung, die in dem Fluidströmungsweg positioniert ist, wobei die Ventiltrimmung erste Durchgänge, die sich von dem Einlass zu einem ersten Expansionshohlraum erstrecken und zweite Durchgänge umfasst, die sich von dem ersten Expansionshohlraum zu dem Auslass erstrecken.
-
Eine beispielhafte Vorrichtung umfasst erste Durchgänge, die sich von einer ersten Fläche der Ventiltrimmung zu einem ersten Expansionsbereich erstrecken, wobei der erste Expansionsbereich einen ersten Durchmesser aufweist; zweite Durchgänge, die sich von dem ersten Expansionsbereich zu einem zweiten Expansionsbereich erstrecken, wobei der zweite Expansionsbereich einen zweiten Durchmesser aufweist, der sich von dem ersten Durchmesser unterscheidet; und dritte Durchgänge, die sich von dem zweiten Expansionsbereich zu einer zweiten Fläche der Ventiltrimmung erstrecken, wobei die zweite Fläche einen dritten Durchmesser aufweist, der sich von dem zweiten Durchmesser unterscheidet.
-
Eine beispielhafte Vorrichtung, umfasst einen Ventilkörper, der einen Fluidströmungsweg zwischen einem Einlass und einem Auslass umfasst. Die beispielhafte Vorrichtung umfasst auch Mittel zum Reduzieren von aerodynamischen Geräuschen, die in dem Fluidströmungsweg positioniert sind, wobei die Mittel zum Reduzieren von aerodynamischen Geräuschen Durchgänge und einen Expansionshohlraum umfassen.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine Querschnittsansicht eines beispielhaften bekannten Drehventils, das verwendet werden kann um hierin offenbarte Beispiele zu implementieren.
- 2A-2D sind beispielhafte Ventiltrimmungen, die gemäß den Lehren dieser Offenbarung konstruiert sind.
- 3A-3E sind beispielhafte Fluidströmungswegstrukturen, die gemäß den Lehren dieser Offenbarung konstruiert sind.
-
Bestimmte Beispiele sind in den oben genannten Zeichnungen gezeigt und nachstehend im Detail beschrieben. Bei der Beschreibung dieser Beispiele werden gleiche oder identische Referenznummern verwendet, um dieselben oder ähnliche Elemente zu identifizieren. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und bestimmte Merkmale und bestimmte Ansichten der Zeichnungen können aus Gründen der Klarheit und/oder Übersichtlichkeit im Maßstab übertrieben oder schematisch dargestellt sein.
-
Die Bezeichnungen „erste“, „zweite“, „dritte“, usw. werden hierin verwendet, wenn mehrere Elemente oder Komponenten identifiziert werden, auf die separat Bezug genommen werden kann. Solchen Bezeichnungen soll, sofern sie aufgrund ihres Verwendungskontexts nicht anders spezifiziert oder verstanden werden, keine Bedeutung von Vorrang, physischer Reihenfolge oder Anordnung in einer Liste, oder zeitlicher Reihenfolge unterstellt werden, sondern lediglich als Bezeichnungen zum leichteren Verständnis der offenbarten Beispiele verwendet werden, um auf mehrere Elemente oder Komponenten separat zu verweisen. In einigen Beispielen kann die Bezeichnung „erste“ verwendet werden, um auf ein Element in der detaillierten Beschreibung zu verweisen, während auf dasselbe Element in einem Anspruch mit einer anderen Bezeichnung, wie beispielsweise „zweite“ oder „dritte“ verwiesen wird. In solchen Fällen sollten solche Bezeichnungen lediglich zur Erleichterung der Bezugnahme von mehreren Elementen oder Komponenten verwendet werden.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Kavitation ist eine der Hauptursachen für Ausfälle bei Steuerventilkomponenten. Kavitation tritt in Steuerventilen auf, wenn in einem Steuerventilsystem nicht genügend Druck vorhanden ist, um ein Fluid in einem flüssigen Zustand zu halten, und/oder wenn ein Liquid schnellen Druckänderungen ausgesetzt ist, welche die Bildung von Hohlräumen in dem Liquid verursachen, wo der Druck relativ niedrig ist. Wenn das Fluid in dem Steuerventilsystem nicht in der Lage ist, einen flüssigen Zustand aufrechtzuerhalten, bilden sich Dampftaschen und/oder kleine Gaskörper, die in dem Liquid enthalten sind (z.B. Blasen), innerhalb des Steuerventils. Wenn sie hohen Drücken ausgesetzt sind, können die Dampftaschen implodieren und starke Stoßwellen erzeugen, die schließlich die Komponenten des Steuerventils beschädigen können. Beispielsweise kann Kavitation Material von einem Ventilkegel abtragen, die Ventildichtung(en) verschleißen/erodieren und/oder nachgeschaltete Rohrleitungen beschädigen. Solche Schäden an Komponenten des Steuerventilsystems können zu Leistungseinbußen oder zum Ausfall des Steuerventils führen. Beispielsweise kann Kavitation die Durchflussfähigkeit durch das Steuerventil verringern, Materialschäden an der Ventiltrimmung, einem Ventilkörper und/oder einer Rohrleitung verursachen und/oder übermäßige Geräusche und/oder Vibrationen verursachen. Somit sind solche Steuerventile nur für Anwendungen mit geringem Druckabfall (z. B., Druckabfälle von weniger als 50 psi) effektiv.
-
Einige beispielhafte Steuerventile erzeugen eine wesentliche Abnahme des Drucks oder der Strömungsrate eines Fluides, was wiederum eine signifikante Menge an aerodynamischen Geräuschen erzeugt. Beispielsweise können erhöhte Druckabfälle und/oder relativ hohe Strömungsraten unzumutbare Geräuschpegel erzeugen (z. B., aerodynamische Geräusche von etwa 85 A-bewerteten Schalldruckpegel (dBA)).
-
Beispielhafte hierin offenbarte Ventiltrimmungen, umfassen Geräuschreduzierungsvorrichtungen (z. B., Geräuschdämpfer), um eine Lautstärke von hörbaren Geräuschen zu reduzieren, die durch Fluid erzeugt wird, das durch ein Ventil fließt. Beispielhafte hierin offenbarte Ventiltrimmungen umfassen Geräuschdämpfer (z. B., Düsen), die an Fluiddurchgängen einer Ventiltrimmung ausgebildet sind. Hierin offenbarte Beispiele reduzieren unzumutbar hohe Geräuschpegel (z. B., größer als etwa 85 Dezibel), die von Steuerventilen (z. B., Druckreglern) erzeugt werden, die in Fluidverbindung mit der beispielhaften Vorrichtung stehen, auf akzeptablere niedrige Geräuschpegel (z. B., weniger als etwa 85 Dezibel).
-
Beispielhafte hierin offenbarte Ventiltrimmungen stellen bestimmte Fluidströmungscharakteristiken und /oder Druckabfallcharakteristiken bereit, um Geräusche und Kavitation in einem Steuerventil zu reduzieren. Beispielhafte Fluidsteuerventile, die mit einer hierin offenbarten beispielhaften Ventiltrimmvorrichtung implementiert sind, können in Anwendungen mit relativ hohem Druckabfall (z. B., Druckabfällen von 1000 psi) eingesetzt werden. Solche hohen Druckabfallcharakteristiken können durch Geräuschdämpfer und Expansionshohlräume der hierin offenbarten Ventiltrimmvorrichtung bereitgestellt werden. Somit können beispielhafte Fluidsteuerventile, die mit einer beispielhaften hierin offenbarten Ventiltrimmvorrichtung implementiert sind, ein Potential für Flüssigkeitskavitation bei Anwendungen mit hohem Druckabfall verringern.
-
Zusätzlich können beispielhafte hierin offenbarte Ventiltrimmungen einen oder mehrere Geräuschdämpfer und Expansionshohlräume umfassen, um gewünschte Fluidströmungscharakteristiken bereitzustellen, wie zum Beispiel eine verbesserte Druckwiederherstellung, eine verbesserte Strömungskapazität, eine Verringerung oder Beseitigung von Geräuschen und/oder Kavitation; usw. Die Druckwiederherstellung ist beispielsweise eine Strömungscharakteristik eines Fluiddurchgangs, die eine Menge und/oder einen Prozentsatz eines Anstiegs eines Fluiddrucks nach einem vorhergehenden Abfall des Fluiddrucks anzeigt. In Beispielen, in denen Ventiltrimmungen eine Niedrigdruckwiederherstellung erzeugen können, kann Fluiddruck stromabwärts eines Durchgangs signifikant niedriger sein als Fluiddruck stromaufwärts des Durchgangs. Niedrigdruckwiderherstellungen und/oder reduzierter Fluiddruck können zu unerwünschten Fluidströmungscharakteristiken führen, wie zum Beispiel Kavitation und/oder reduzierte Geräuschdämpfung.
-
Beispielhafte hierin offenbarte Ventiltrimmungen können Geräuschdämpfer und/oder Expansionshohlräume (z. B., Rückgewinnungskammern) umfassen, um ferner gewünschte Fluidströmungscharakteristiken bereitzustellen, wie zum Beispiel eine verbesserte Druckwiederherstellung, eine verbesserte Strömungskapazität, eine verbesserte/verringerte Fluidgeschwindigkeit, Reduzierung oder Beseitigung von Geräuschen und/oder Kavitation usw. Beispielsweise können hierin offenbarte Geräuschdämpfer und/oder Expansionshohlräume die Geschwindigkeit eines Fluides variieren, um bestimmte Druckabfallcharakteristiken bereitzustellen, die den Anforderungen einer bestimmten Steueranwendung entsprechen.
-
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines bekannten Drehventils 100, das zur Implementierung der hier offenbarten Beispiele verwendet werden kann. Das Drehventil 100 ist ein Kugelventil (z. B., Fisher® Vee-Ball ™ -Ventil). Es kann jedoch jedes andere Drehventil (z. B., ein volles Kugelventil, ein Kugelsegmentventil, ein Butterflyventil, ein Absperrventil, ein exzentrisches Absperrventil usw.) verwendet werden, um die hier offenbarten Beispiele zu implementieren. Das Drehventil 100 umfasst einen Ventilkörper 102, der einen Fluidströmungsweg 104 zwischen einem Einlass 106 und einem Auslass 108 definiert. Ein Strömungssteuerelement 110 ist in dem Fluidströmungsweg 104 angeordnet. In dem dargestellten Beispiel ist das Strömungssteuerelement 110 eine segmentierte Kugel. Andere Beispiele umfassen verschiedene Strömungssteuerelemente (z. B. eine Platte, einen Stopfen usw.). In dem dargestellten Beispiel befindet sich das Strömungssteuerelement 110 in der ersten, geschlossenen Position. Das Strömungssteuerelement 110 ist betriebsmäßig mit einer Mitnehmerwelle 112 und einer Antriebswelle 114 gekoppelt. Die Antriebswelle 114 kann mit einem pneumatischen Aktuator (nicht gezeigt) gekoppelt sein, wie beispielsweise einem Fisher® 2052-Membranrotationsaktuator. Der Aktuator kann ein einfachwirkender Aktuator oder ein doppeltwirkender Aktuator sein. Andere beispielhafte Rotationsaktuatoren können verwendet werden, um die hierin offenbarten Beispiele zu implementieren, wie beispielsweise ein hydraulischer Aktuator oder ein elektrischer Aktuator.
-
Das Strömungssteuerelement 110 des dargestellten Beispiels umfasst eine konvexe Fläche 116 zum dichtenden Eingreifen mit einen Ventilsitz 118, um einen Fluidstrom zwischen dem Einlass 106 und dem Auslass 108 zu verhindern. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Strömungssteuerelement 110 eine konkave Fläche 120, um einen Fluidstrom zwischen dem Einlass 106 und dem Auslass 108 zu ermöglichen, wenn sich das Strömungssteuerelement 110 in einer offenen Position befindet. Das beispielhafte Drehventil 100 umfasst eine Ventiltrimmung 122, die in dem Fluidströmungsweg 104 neben einer ersten Fläche 124 positioniert ist. Die Ventiltrimmung 122 umfasst Fluidströmungsdurchgänge 126, um die Kavitation zu verringern, wenn Fluid zwischen dem Einlass 106 und dem Auslass 108 fließt.
-
2A - 2D zeigen beispielhafte Ventiltrimmungen, die gemäß den Lehren dieser Offenbarung aufgebaut sind. In dem dargestellten Beispiel von 2A kann die Ventiltrimmung 200 innerhalb der Kuppel eines Kugelsegmentventils und/oder des Ventilkörpers 102 positioniert werden, um die Ventiltrimmung 122 zu ersetzen. In einigen Beispielen kann die Ventiltrimmung 200 zwischen Rohren positioniert sein. In den hierin offenbarten Beispielen ist die Ventiltrimmung 200 in dem Fluidströmungsweg 104 positioniert. Um die Ventiltrimmung 200 in dem Fluidströmungsweg 104 zu positionieren, umfasst die Ventiltrimmung 200 einen kreisförmigen Ring 202, der einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen ähnlich zu dem Durchmesser des Ventilkörpers 102 und/oder eines Rohrs ist, das mit dem Ventilkörper 102 verbunden werden soll. Wie hierin verwendet, impliziert der Begriff „im Wesentlichen“ eher in etwa als perfekt. Um die Ventiltrimmung 200 mit dem Ventilkörper 102 zu verbinden, umfasst der kreisförmige Ring 202 Öffnungen 204, die Befestigungselemente wie beispielsweise Schrauben oder Bolzen aufnehmen können, um zwei Rohre miteinander zu verbinden oder ein Rohr mit dem Ventilkörper 102 zu verbinden.
-
2B zeigt eine beispielhafte Ventiltrimmung 206, die innerhalb der Kuppel eines Kugelsegmentventils und/oder des Ventilkörpers 102 positioniert werden kann, um die Ventiltrimmung 122 und/oder die Ventiltrimmung 200 zu ersetzen. In einigen Beispielen kann die Ventiltrimmung 206 zwischen Rohren positioniert, zwischen dem Ventilkörper 102 und einem Rohr positioniert und/oder innerhalb des Ventilkörpers 102 positioniert werden (z. B., liegt eine Innenfläche der Ventiltrimmung 214 an der ersten Fläche 124 des Ventilkörpers 102 an). In hierin offenbarten Beispielen ist die Ventiltrimmung 206 in dem Fluidströmungsweg 104 positioniert. Um die Ventiltrimmung 206 in dem Fluidströmungsweg 104 zu positionieren, umfasst die Ventiltrimmung 206 einen kreisförmigen Ring 208, der einen ersten Durchmesser aufweist, der kleiner als ein Durchmesser des Ventilkörpers 102 und/oder eines Rohrs ist, das mit dem Ventilkörper 102 verbunden werden soll. Um die Ventiltrimmung 206 mit dem Ventilkörper 102 zu verbinden, umfasst der kreisförmige Ring 208 Öffnungen 210, die Befestigungselemente wie beispielsweise Schrauben oder Flanschbolzen aufnehmen können, um die Ventiltrimmung 206 direkt mit dem Ventilkörper 102 zu verbinden. In einigen Beispielen kann der kreisförmige Ring 208 gezackt sein, um eine Dichtung zu bilden, wenn er zwischen einem Rohr und dem Ventilkörper 102 positioniert (z. B., zusammengedrückt) ist.
-
In Bezug auf FIG. 2C ist ein Querschnitt der beispielhaften Ventiltrimmung 200 von 2A dargestellt. Der kreisförmige Ring 202 des dargestellten Beispiels weist eine erste Fläche 212 und eine zweite Fläche 214 auf. Die erste Fläche 212 soll an einer Fläche eines Rohrs anliegen, und die zweite Fläche 214 soll an einer Fläche des Ventilkörpers 102 anliegen. Der kreisförmige Ring 202 hat eine Dicke 216, die so bemessen ist, dass die strukturelle Integrität der Ventiltrimmung 200 erhalten bleibt, wenn die Ventiltrimmung 200 in dem Fluidströmungsweg 104 positioniert ist.
-
In dem dargestellten Beispiel von 2C umfasst die Ventiltrimmung 200 erste Durchgänge 218, die sich vom Einlass 106 zu einem ersten Expansionshohlraum 220 erstrecken, zweite Durchgänge 222, die sich von dem ersten Expansionshohlraum 220 zu einem zweiten Expansionshohlraum 224 erstrecken, und dritte Durchgänge 226, die sich von dem zweiten Expansionshohlraum 224 zu dem Auslass 108 erstrecken. Die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 des dargestellten Beispiels erstrecken sich entlang einer longitudinalen Achse 228 der Ventiltrimmung 200 (z. B., des Ventilkörpers 102).
-
In hierin offenbarten Beispielen weisen die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 hexagonal geformte Querschnitte auf, um die Strömungskapazität zu erhöhen, wenn Fluid vom Einlass 106 zum Auslass 108 fließt. Die ersten Durchgänge 218 die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 können jedoch eine beliebige Form oder Größe aufweisen, um die von der Ventiltrimmung 200 erzeugte Strömungskapazität zu erhöhen, wenn Fluid durch die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 fließt. Die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 können den gleichen Durchmesser oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen. Das bedeutet, die ersten Durchgänge 218 können einen ersten Durchmesser aufweisen, die zweiten Durchgänge 222 können einen zweiten Durchmesser aufweisen, der sich von dem ersten Durchmesser unterscheidet, und die dritten Durchgänge 226 können einen dritten Durchmesser aufweisen, der sich von den ersten und zweiten Durchmessern unterscheidet. Zusätzlich können die Mehrzahl von Durchgängen, welche die ersten Durchgänge 218 umfassen, variierende Durchmesser aufweisen (z. B., eine erste Mehrzahl von Durchgängen der ersten Durchgänge 218 weisen einen ersten Durchmesser an einer ersten Seite der longitudinalen Achse 228 auf, und eine zweite Mehrzahl von Durchgängen der ersten Durchgänge 218 weisen einen zweiten Durchmesser an einer zweiten Seite der longitudinalen Achse 228 auf). Die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 können Querschnitte aufweisen, die hexagonal geformt, rautenförmig, kreisförmig, oval, polygonal sind und/oder jede beliebige Querschnittsform oder Profil und/oder eine Kombination davon, wie nachstehend in Verbindung mit den 3A-3E diskutiert. Zusätzlich kann die Ventiltrimmung 200 durch additive Fertigung (z. B., 3D-Metalldruck, 3D-Wachsdruck, 3D-Binder-Jet-Sand-Mold Druck usw.) geformt werden, um eine einheitliche Struktur (z. B., eine einheitliche Ventiltrimmung 200) zu bilden, welche die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 umfasst.
-
In dem dargestellten Beispiel von 2C umfassen die ersten Durchgänge 218 Einlässe 230 an einem ersten Ende 232 der Ventiltrimmung 200 und Auslässe 234 an einem ersten Ende 236 des ersten Expansionshohlraums 220. Die zweiten Durchgänge 222 des dargestellten Beispiels umfassen Einlässe 238 an einem zweiten Ende 240 des ersten Expansionshohlraums 220 gegenüber dem ersten Ende 236 des ersten Expansionshohlraums 220.
-
Um aerodynamische Geräusche zu reduzieren, wenn Fluid durch die Ventiltrimmung 200 fließt, umfassen die ersten Durchgänge 218 einen ersten Durchgang 242 und einen zweiten Durchgang 244. Der erste Durchgang 244 des dargestellten Beispiels umfasst ein erstes Ende 246 neben dem Einlass 230 und ein zweites Ende 248 neben dem ersten Expansionshohlraum 220. In dem dargestellten Beispiel umfasst der erste Durchgang 242 eine Düse 250, die an dem zweiten Ende 248 ausgebildet ist, um den Fluidstrom zu modifizieren, wenn das Fluid den ersten Durchgang 242 verlässt. In dem dargestellten Beispiel umfasst der zweite Durchgang 244 ein drittes Ende 252 neben dem Einlass 230 und ein viertes Ende 254 neben dem ersten Expansionshohlraum 220. Der zweite Durchgang 244 des dargestellten Beispiels umfasst eine Düse 256, die am vierten Ende 254 ausgebildet ist, um den Fluidstrom zu modifizieren, wenn das Fluid den zweiten Durchgang 244 verlässt. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Düse 250, die an dem zweiten Ende 248 ausgebildet ist, einen ersten Düsentyp und die Düse, 256, die an dem vierten Ende 254 ausgebildet ist, umfasst einen zweiten Düsentyp. Beispielsweise können die Düsen 250, 256 hexagonal geformt, rautenförmig, kreisförmig, oval, polygonal sein und/oder jede beliebige Form oder Profil und/oder jede Form, Größe und/oder Abstand aufweisen, um den Fluidstrom zu steuern und/oder zu reduzieren oder Kavitation und/oder Geräusche durch das Drehventil 100 zu beseitigen, wie in Verbindung mit den 3A-3E ausführlicher beschrieben.
-
In einigen Beispielen erstrecken sich die ersten Durchgänge 218 von einer ersten Fläche 258 der Ventiltrimmung 200 zu dem ersten Expansionshohlraum 220 (z. B., einem ersten Expansionsbereich). In dem dargestellten Beispiel von 2C weist der erste Expansionsbereich 220 einen ersten Durchmesser 260 auf, und der zweite Expansionsbereich 224 weist einen zweiten Durchmesser 262 auf, der sich von dem ersten Durchmesser 260 unterscheidet. In einigen Beispielen erstrecken sich die dritten Durchgänge 226 von dem zweiten Expansionsbereich 224 zu einer zweiten Fläche 264 der Ventiltrimmung 200, wobei die zweite Fläche 264 einen dritten Durchmesser 266 aufweist, der sich von dem zweiten Durchmesser 262 unterscheidet. In einigen Beispielen sind das erste Ende 236 und das zweite Ende 240 des ersten Expansionsbereichs 220 durch einen ersten Abstand 268 getrennt. In einigen Beispielen umfasst der zweite Expansionsbereich 224 ein drittes Ende 270 und ein viertes Ende 272, die durch einen zweiten Abstand 274 getrennt sind, der sich von dem ersten Abstand 268 unterscheidet. In dem dargestellten Beispiel umfassen die ersten Durchgänge 218 eine Mehrzahl von Strömungswegen (z.B., Einlässe 230), wobei die Strömungswege 230 Düsen (z. B., Düse 250) umfassen, die an jeweiligen Enden der Strömungswege 230 ausgebildet sind. Die zweiten Durchgänge 222 des dargestellten Beispiels umfassen eine Mehrzahl von Strömungswegen 276 mit Düsen 278, die an jeweiligen Enden der ersten Strömungswege 276 ausgebildet sind. In einigen Beispielen sind die zweiten Durchgänge 222 und der zweite Expansionshohlraum 224 ein Mittel zum Reduzieren von aerodynamischen Geräuschen.
-
Die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226 definieren eine Mehrzahl von Durchgängen (z. B., Fluidströmungswege), welche den Fluidstrom von dem Einlass 106 in mehrere kleinere Fluidströme splitten, teilen oder trennen, um Energie von dem Fluid abzuleiten, wenn das Fluid durch die Ventiltrimmung 200 fließt, um aerodynamische Geräusche zu reduzieren, die durch Fluidströmungsraten und/oder Druckabfälle durch das Ventil 100 erzeugt werden.
-
Während des Betriebs leiten die Düsen 250, 256, 278 und die Expansionshohlräume 220, 224 Energie des Fluides ab, um Geräusche zu reduzieren, die durch hochenergetisches Fluid erzeugt werden, das durch die Ventiltrimmung 200 fließt. Zum Beispiel, wenn das Fluid zwischen dem Einlass 106 und am Auslass 108 des Ventils 100 fließt, trifft oder fließt das Fluid durch die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222 und die dritten Durchgänge 226, wobei sich ein Volumen der Ventiltrimmung 200 allmählich von den ersten Durchgängen 218 zu den zweiten Durchgängen 222 zu den dritten Durchgängen 226, die zusammenarbeiten, um Energie des Fluides abzuleiten, um aerodynamische Geräusche zu reduzieren, ausdehnt (z. B., von dem ersten Durchmesser 260 zu dem zweiten Durchmesser 262, usw.), Insbesondere reduzieren die Düsen 250, 256, 278 und die Expansionshohlräume 220, 224 nacheinander Druck und/oder Geschwindigkeit des Fluides, das durch die ersten Durchgänge 218 und die zweiten Durchgänge 222 fließt, um eine abgestufte Verringerung oder Ableitung der Energie des aus dem Ventil 200 austretenden Fluides bereitzustellen.
-
In Bezug auf FIG. 2D ist ein Querschnitt einer beispielhaften Ventiltrimmung 279 dargestellt, die in dem Ventilkörper 102 positioniert werden kann, um die Ventiltrimmung 122, 200 und/oder 206 zu ersetzen. Die Ventiltrimmung 279 des dargestellten Beispiels arbeitet auf ähnliche Weise wie die Ventiltrimmung 200 von 2C. Im Gegensatz zu der Ventiltrimmung 200 von 2C umfassen jedoch der erste Expansionshohlraum 220 und der zweite Expansionshohlraum 224 eine Mehrzahl von Expansionskammern 280a-g, welche die Expansion des Fluides weiter einschränken, um aerodynamische Geräusche zu mildern, wenn das Fluid aus den Düsen 250, 256, 278 austritt. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Ventiltrimmung 279 den ersten Expansionshohlraum 220 und den zweiten Expansionshohlraum 224. Die Ventiltrimmung 279 (und/oder die Ventiltrimmung 200) können jedoch eine beliebige Anzahl von Expansionshohlräumen aufweisen (z. B., einen Expansionshohlraum, drei Expansionshohlräume, fünf Expansionshohlräume, usw.).
-
3A - 3E sind vergrößerte Ansichten der Durchgänge 300, 302, 304, 306 und 308, die verwendet werden können, um die ersten Durchgänge 218 der beispielhaften Ventiltrimmung 200 der 2A, 2C zu implementieren. In dem dargestellten Beispiel von 3A umfasst der Durchgang 300 einen Fluiddurchgang 310 und eine Düse 312. In dem dargestellten Beispiel weist der Fluiddurchgang 310 einen ersten Durchmesser 314 auf, und die Düse 312 weist einen zweiten Durchmesser 316 an einem ersten Ende 318 der Düse 312 auf, der im Wesentlichen ähnlich zu dem ersten Durchmesser 314 ist und einen dritten Durchmesser 320 an einem zweiten Ende 322 der Düse 312, der kleiner ist als die ersten und zweiten Durchmesser 314, 316. Mit anderen Worten, die Düse 312 variiert (z. B., erhöht) den Fluiddruck, wenn sich das Fluid dem zweiten Ende 322 der Düse 312 nähert. In solchen Fällen steigt die Geschwindigkeit in dem nachfolgenden, breiteren Abschnitt an (z. B., ein höchster Druckwert in den Expansionshohlräumen 220, 224), wenn das Fluid aus der Düse 312 austritt (z. B., ein niedrigster Druckwert).
-
Um die gewünschten Strömungscharakteristik (z. B., verbesserte Strömungskapazität, Verringerung von Geräuschen und/oder Kavitation, usw.) zu erreichen, können die Durchgänge (z. B., die ersten Durchgänge 218, die zweiten Durchgänge 222, die dritten Durchgänge 226) eine variierende Anzahl an Durchgängen und/oder Geometrien aufweisen. Beispielsweise kann der Durchgang 302 von 3B eine Mehrzahl von Fluiddurchgängen 324 aufweisen, die sich in eine Düse 326 erstrecken. Mit anderen Worten, die Düse 326 ist an jeweiligen Enden der Fluiddurchgänge 324 ausgebildet. Der Durchgang 304 des dargestellten Beispiels von 3C weist einen ersten Düsentyp 328 mit einer ersten Seite 330 und einer zweiten Seite 332 auf, die so bemessen sind, dass sie eine quadratische Form definieren. In dem dargestellten Beispiel von 3D weist der Durchgang 306 einen zweiten Düsentyp 334 auf, der eine rechteckige Form aufweist. Der Durchgang 308 des dargestellten Beispiels von 3E weist einen dritten Düsentyp 336 auf, der hexagonal geformt ist. Jeder Düsentyp (z. B., kreisförmig, hexagonal, rautenförmig usw.) kann jedoch an den jeweiligen Enden der Durchgänge (z. B., den ersten Durchgängen 218, den zweiten Durchgängen 222, und den dritten Durchgängen 226) ausgebildet sein. Beispielsweise können die ersten Durchgänge 218 einen ersten Düsentyp (z. B., den Düsentyp 328) aufweisen und die zweiten Durchgänge 222 können einen zweiten Düsentyp (z. B., den Düsentyp 334) aufweisen.
-
Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, dass beispielhafte Vorrichtungen offenbart wurden, die es einer Ventiltrimmung ermöglichen, bestimmte Fluidströmungscharakteristiken und/ oder Druckabfallcharakteristiken bereitzustellen, um aerodynamische Geräusche in einem Steuerventil zu reduzieren. Es wurden beispielhafte Ventiltrimmungen offenbart, die verschiedene Geräuschdämpfer und Expansionshohlräume bereitstellen, um Druckabfälle zu steuern und aerodynamische Geräusche zu reduzieren. Darüber hinaus wurden beispielhafte Ventiltrimmungen offenbart, die Expansionskammern umfassen, die in jedem Expansionshohlraum positioniert sind, um aerodynamische Geräusche zu reduzieren.
-
Die folgenden Absätze stellen verschiedene Beispiele der hierin offenbarten Beispiele bereit.
-
Beispiel 1 umfasst eine Vorrichtung, umfassend einen Ventilkörper, der einen Fluidströmungsweg zwischen einem Einlass und einem Auslass umfasst; eine Ventiltrimmung, die in dem Fluidströmungsweg positioniert ist, wobei die Ventiltrimmung erste Durchgänge, die sich vom Einlass zu einem ersten Expansionshohlraum erstrecken, und zweite Durchgänge umfasst, die sich vom ersten Expansionshohlraum zum Auslass erstrecken.
-
Beispiel 2 umfasst die Vorrichtung von Beispiel 1, wobei sich die ersten Durchgänge entlang einer longitudinalen Achse des Ventilkörpers erstrecken.
-
Beispiel 3 umfasst die Vorrichtung der Beispiele 1 oder 2, wobei die ersten Durchgänge Einlässe an einem ersten Ende der Ventiltrimmung und Auslässe an einem ersten Ende des Expansionshohlraums umfassen.
-
Beispiel 4 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-3, wobei die zweiten Durchgänge Einlässe an einem zweiten Ende des Expansionshohlraums gegenüber dem ersten Ende des Expansionshohlraums umfassen.
-
Beispiel 5 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-4, wobei sich die zweiten Durchgänge von dem ersten Expansionshohlraum zu einem zweiten Expansionshohlraum erstrecken.
-
Beispiel 6 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-5, ferner dritte Durchgänge umfassend, die sich von dem zweiten Expansionshohlraum zu dem Auslass erstrecken.
-
Beispiel 7 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-6, wobei die ersten Durchgänge einen ersten Durchgang und einen zweiten Durchgang umfassen.
-
Beispiel 8 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-7, wobei der erste Durchgang ein erstes Ende neben dem Einlass und ein zweites Ende neben dem ersten Expansionshohlraum umfasst.
-
Beispiel 9 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-8, wobei der erste Durchgang eine am zweiten Ende ausgebildete Düse umfasst.
-
Beispiel 10 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-9, wobei der zweite Durchgang ein drittes Ende neben dem Einlass und ein viertes Ende neben dem ersten Expansionshohlraum umfasst.
-
Beispiel 11 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-10, wobei der zweite Durchgang eine am vierten Ende ausgebildete Düse umfasst.
-
Beispiel 12 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 1-11, wobei die an dem zweiten Ende ausgebildete Düse einen ersten Düsentyp umfasst, und die am vierten Ende ausgebildete Düse einen zweiten Düsentyp umfasst.
-
Beispiel 13 umfasst eine Vorrichtung, umfassend erste Durchgängen, die sich von einer ersten Fläche der Ventiltrimmung zu einem ersten Expansionsbereich erstrecken, wobei der erste Expansionsbereich einen ersten Durchmesser aufweist; zweite Durchgänge, die sich vom ersten Expansionsbereich zu einem zweiten Expansionsbereich erstrecken,
wobei der zweite Expansionsbereich einen zweiten Durchmesser aufweist, der sich von dem ersten Durchmesser unterscheidet; und
dritte Durchgänge, die sich von dem zweiten Expansionsbereich zu einer zweiten Fläche der Ventiltrimmung erstrecken, wobei die zweite Fläche einen dritten Durchmesser aufweist, der sich von dem zweiten Durchmesser unterscheidet.
-
Beispiel 14 umfasst die Vorrichtung von Beispiel 13, wobei der erste Expansionsbereich ein erste Ende und ein zweites Ende umfasst, die durch einen ersten Abstand getrennt sind.
-
Beispiel 15 umfasst die Vorrichtung von Beispiel 13 oder 14, wobei der zweite Expansionsbereich ein drittes Ende und ein viertes Ende umfasst, die durch einen zweiten Abstand, der sich von dem ersten Abstand unterscheidet, getrennt sind.
-
Beispiel 16 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 13-15, wobei die ersten Durchgänge eine Mehrzahl von Strömungswegen umfassen, wobei die Mehrzahl von Strömungswegen Düsen umfassen, die an jeweiligen Enden der Strömungswege ausgebildet sind.
-
Beispiel 17 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 13-16, wobei die zweiten Durchgänge erste Strömungswege und zweite Strömungswege umfassen.
-
Beispiel 18 umfasst die Vorrichtung nach einem der Beispiele 13-17, wobei die ersten Strömungswege Düsen umfassen, die an jeweiligen Enden der ersten Strömungswege ausgebildet sind, und die zweiten Strömungswege Düsen umfassen, die an Auslässen der zweiten Strömungswege ausgebildet sind.
-
Beispiel 19 umfasst eine Vorrichtung, umfassend einen Ventilkörper, der einen Fluidströmungsweg zwischen einem Einlass und einem Auslass umfasst, und
Mittel zum Reduzieren von aerodynamischen Geräuschen, die in dem Fluidströmungsweg positioniert sind, wobei die Mittel zum Reduzieren von aerodynamischen Geräuschen Durchgänge und einen Expansionshohlraum umfassen.
-
Beispiel 20 umfasst die Vorrichtung von Beispiel 19, wobei die Durchgänge Düsen umfassen, die an jeweiligen Enden der Durchgänge ausgebildet sind.
-
Obwohl bestimmte beispielhafte Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsgegenstände hierin beschrieben wurden, ist der Schutzumfang des Patents nicht darauf beschränkt. Im Gegenteil, dieses Patent deckt alle Verfahren, Vorrichtungen und Herstellungsgegenstände ab, die unter den Umfang der Ansprüche dieses Patents fallen.
