DE10349057A1

DE10349057A1 - Steuerrohr mit Blende für Coaxialventil

Info

Publication number: DE10349057A1
Application number: DE2003149057
Authority: DE
Inventors: Heinz Hirschlein; Roland Frank
Original assignee: MUELLER CO AX AG; Mueller Co-Ax AG
Current assignee: Mueller Co Ax De GmbH
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-18
Also published as: DE10349057B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Steuerrohr für ein Coaxialventil (1) mit einem am Steuerrohr (2a) angeordneten Ventilschließkörper (3), wobei das Steuerrohr einen rohrförmigen Abschnitt (2a) aufweist, an dessen einer ersten Seite (2b) ein Ventilschließkörper (3) angeordnet ist, wobei die Querschnittsfläche (PI*D¶i¶·2·/4) der dem Ventilschließkörper (3) abgewandten Eintrittsöffnung (E) des Steuerrohres (2) kleiner ist als die Querschnittsfläche (PI*D¶s¶·2·/4) des zwischen der Eintrittsöffnung (E) und dem Ventilschließkörper (3) befindlichen Bereichs (2m).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuerrohr für ein Coaxialventil mit einem am Steuerrohr angeordnetem Ventilschließkörper.
Der Ventilschließkörper eines herkömmlichen Coaxialventils kann getrennt von dem Steuerrohr gefertigt und mittels Verschrauben, Kleben, Schweißen oder Löten am Steuerrohr befestigt werden. Das Steuerrohr wird dabei meist aus einem Rohr gefertigt, wobei der Ventilschließkörper durch eine Dreh- und Fräsbearbeitung hergestellt wird. Nachteilig bei dieser Bauweise ist, daß mehrere Fertigungsschritte an mehreren Werkstücken und Werkzeugen notwendig sind, wobei diese anschließend montiert werden müssen.
Aus der JP 06-058431 ist ein Steuerrohre für ein Coaxialventil bekannt, bei dem der Ventilschließkörper über radiale Stege am Steuerrohr gehalten ist, wobei der Ventilschließkörper im Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser und zumindest teilweise innerhalb des Steuerohrs angeordnet ist. Aus der DE 716500 ist dagegen bekannt, daß der Ventilschließkörper über wenigstens einen axialen Steg gehalten wird. Nach der DE 19901654 sind ferner zwei axiale Stege für einen einstückig mit dem Steuerrohr ausgebildeten Ventilschließkörper offenbart.
Es hat sich nunmehr gezeigt, daß bei gattungsgemäßen Coaxialventilen ungewünschte Strömungsgeräusche auftreten können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Steuerrohr für ein Coaxialventil bereitzustellen, bei dem keine ungewünschten Strömungsgeräusche auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Steuerrohr gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steuerrohrs nach Anspruch 1 ergeben sich durch die Merkmale der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Steuerrohr zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, daß an einem ersten offenen Ende des Steuerrohrs der Ventilschließkörper angeordnet ist, und daß am anderen zweiten offenen Ende des Steuerrohrs eine Blende angeordnet ist, welche den Strömungsquerschnitt des Steuerrohrs verengt. Vorteilhaft kann die Blende und/oder der Ventilschließkörper einstückig mit dem Steuerrohr ausgebildet sein.
Sofern der Ventilschließkörper oder die Blende einstückig mit dem erfindungsgemäßen Steuerohr ausgebildet ist, kann das Steuerrohr vorteilhaft aus einem Vollprofil herausgedreht und/oder gefräst werden. Durch die Einstückigkeit von Steuerrohr und Ventilschließkörper bzw. Blende und Steuerrohr entfallen vorteilhaft die bei herkömmlichen Steuerrohren erforderlichen Montageschritte zur Befestigung des Ventilschließkörpers bzw. der Blende am Steuerrohr selbst. Zudem werden Montagefehler ausgeschlossen und die Standzeit des Steuerrohrs vorteilhaft erhöht. Auch entfallen zusätzliche Kosten durch die geringere Anzahl an Fertigungsschritten wie z.B. Ablängen, Einspannen, Umspannen, Positionieren, die für jedes einzelne Bauteil notwendig wären. Eine weitere Kostenreduktion liegen in der Zeiteinsparung durch die kürzeren Prozeßzeiten, da die Nebenzeiten, die durch den Transport und die Zwischenlagerung aufgrund der Auslastung der einzelnen Maschinen entstehen können, reduziert werden. Auch die Transportkosten und die Zwischenlagerungskosten können so reduziert werden.
Der Ventilschließkörper ist vorteilhaft ein konusförmiges Teil, welches über mindestens einen Verbindungssteg am Rohr des Steuerrohrs angeformt sein kann. Der größte Außendurchmesser des Ventilschließkörpers ist dabei in Relation zum Innendurchmesser des Rohres des Steuerrohrs so zu bemessen, daß fensterartige Durchtrittsöffnungen zwischen dem Ventilschließkörper und dem Rohr bzw. dessen Stirnseite gebildet sind, deren Öffnungsquerschnitt hinreichend groß für den geforderten Mengenstrom des Mediums durch das Coaxialventil ist. Es hat sich gezeigt, die Anordnung dreier Verbindungsstege im Abstand von jeweils 120° zueinander eine hinreichend feste Verbindung zwischen Ventilschließkörper und Rohr ergibt, die die vom Ventilsitz auf den Ventilschließkörper angreifenden Reaktionskräfte sicher auf das Rohr übertragen. Gleichzeitig wird beim Vorsehen von drei Verbindungsstegen ein hinreichend großer Öffnungsquerschnitt der fensterartigen Öffnungen erzielt.
Zur Reduzierung der Strömungsgeräusche und zur Minderung des Strömungswiderstands des Coaxialventils, ist der Ventilschließkörper strömungsgünstig auszuformen. Hierzu kann der Ventilschließkörper vorzugsweise zwei konusförmige Bereiche aufweisen, wobei der erste Bereich mit dem Ventilsitz zusammenwirkt und der zweite Bereich im Steuerrohr befindlich ist. Die beiden konusförmigen Bereiche sind dabei über einen Verbindungsbereich miteinander verbunden, wobei die Durchmesser der beiden Bereiche zu ihren freien Enden hin kleiner werden. Aus strömungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, die konusförmigen Bereiche nicht spitz, sondern stumpf auszubilden. Die jeweilige Ausgestaltung und die Abmessungen des Steuerrohrs und seiner einzelnen Komponenten sollte in jedem Fall den jeweiligen Bedingungen und Anforderungen angepaßt sein.
Die Blende kann als gesondertes Teil am Steuerrohr befestigt werden. So ist es insbesondere möglich, die Blende in das Steuerrohr einzukleben, wodurch auf eine in der Herstellung aufwendige Verschraubung verzichtet werden kann.
Nachfolgend wird eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Steuerrohrs für ein Coaxialventil anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: Eine im Schnitt dargestellte Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Coaxialventils;
2: im Schnitt dargestelltes erfindungsgemäßes Steuerrohrs mit Ventilschließkörper und Blende;
3: perspektivische Ansicht des Steuerrohrs gem. 2;
4: perspektivische Ansicht einer möglichen Ausführungsform einer Blende;
4a: geschnittene Darstellung der Blende gem. 4.
Die 1 zeigt einen Schnitt durch ein Coaxialventil 1 mit erfindungsgemäßem Steuerrohr 2. Das Ventilgehäuse des Coaxialventils 1 ist durch die Bauteile 7, 8 und 9 gebildet, wobei die Bauteile 7 und 9 die Anschlüsse 6a und 6b des Ventils bilden. Innerhalb des Ventilgehäuses ist das Steuerrohr 2 in axialer Richtung verschieblich gelagert. Das Steuerrohr 2 besteht, wie in 2 dargestellt, aus einem rohrförmigen Körper 2a, an dessen Stirnseite 2b der Ventilschließkörper 3 über Stege 4 angeformt ist. Außen am rohrförmigen Abschnitt 2a weist das Steuerrohr 2 einen umlaufenden Kragen 2c auf, an dem ein Kolben 10 angelagert ist, welcher über eine Dichtung 10a abdichtend an der Innenwandung des Hohlraumes 12 anliegt. Im Hohlraum 12 ist eine Spiralfeder 11 angeordnet, welche sich mit ihrem einen Ende am Gehäuseteil 7 und mit ihrem anderen Ende am Kolben 10 abstützt. Mittels des Antriebs 15 und der Kanäle 16 kann im Hohlraum 12 ein definierter Druck eingeregelt werden, aufgrund dessen der Kolben 10 und das an dem Kolben 10 befestigte Steuerrohr 2 in Richtung Ventilsitz 14 bewegbar ist. Dichtungen 13 verhindern, daß das durch das Ventil 1 gesteuerte Medium in den Hohlraum 12 bzw. das Antriebsmedium vom Hohlraum 12 in die Bereiche der Anschlüsse 6a und 6b gelangen kann. Der Kolben 10 teilt den Hohlraum 12 in zwei Arbeitsräume, von dem der eine Arbeitsraum über die Kanäle 16 mit dem Antrieb 15 in Verbindung ist. Der andere Arbeitsraum ist über den Kanal 17 mit der Außenseite des Ventils verbunden. Am dem Ventilschließkörper 3 abgewandten Ende des Steuerrohrs 2 ist eine Blende 20 zur Querschnittsreduzierung des Steuerrohrs 2 angeordnet. Die Blende 20 kann mittels einer Verschraubung im Steuerrohr 2 befestigt werden. In der dargestellten Ausführungsform ist die Blende im Steuerohr eingeklebt. Andere Verbindungen sind ebenso möglich. Auch kann die Querschnittsreduzierung durch einen nach innen vorstehenden umlaufenden Kragen gebildet sein, welcher mit dem Steuerrohr einstückig ausgebildet ist.
Wie aus den 2 und 3 ersichtlich, ist der Ventilverschließkörper 3 über drei Stege 4, welche jeweils im Abstand von 120° zueinander angeordnet sind, mit dem Rohr 2a des Steuerrohrs 2 verbunden. Das Rohr 2a bildet zusammen mit den Stegen 4 und dem Ventilschließkörper 3 drei fensterartige Öffnungen 5, durch die das Medium bei geöffnetem Ventil von einem Ventilanschluß zum anderen gelangen kann.
Je nach Anforderung an das Coaxialventil können auch mehr oder weniger als drei Stege 4 vorgesehen werden. Es ist auch möglich, daß die Stege 4 nicht im Stirnseitenbereich 2b des Rohres 2a, sondern weiter zur Mitte des Rohres 2a angeordnet sind, wobei dann der Ventilschließkörper 3 mehr im Inneren des Rohres 2a angeordnet ist. Hierdurch verkürzt sich die Bauweise des Steuerrohrs 2 sowie des gesamten Coaxialventils. Der gleiche Effekt kann erzielt werden, wenn der Ventilschließkörper 3 bzw. dessen Bereich 3a, der mit dem Ventilsitz 14 zusammen wirkt spitzer als in den Figuren dargestellt ausgebildet ist. Um einen möglichst geringen Strömungswiderstand und geringe Strömungsgeräusche zu erreichen, weist der Ventilschließkörper 3 einen zusätzlichen Bereich 3c auf, der ebenfalls konusförmig ausgebildet ist. Das freie Ende dieses konusförmiges Abschnitts 3c kann abgeflacht oder abgerundet ausgeführt sein oder aber auch spitz zulaufen. Die axiale Ausdehnung der Stege 4 bzw. des Verbindungsbereichs 3d des Ventilschließkörpers 3 ist entsprechend der Ventilschließkräfte anzupassen. Sie hängt maßgeblich von dem für das Steuerrohr 2 verwendeten Material ab. Der Innendurchmesser des Rohres 2a und der Außendurchmesser des Ventilschließkörpers 3 sowie die Ausbildung der Stege 4 bestimmt die Größe der Fläche der fensterartigen Öffnungen 5. Diese ist den entsprechend geforderten Medienströmen entsprechend anzupassen.
Zur Vermeidung von Strömungsgeräuschen dient die Querschnittsreduzierung des Steuerrohres 2, welche bei der dargestellten Ausführungsform mittels einer Blende 20 realisiert ist. Die Blende 20 wird nach der Herstellung des Steuerrohres 2 in dieses eingesetzt. Der nach außen weisende Kragen 20a der Blende 20 verhindert, daß die Blende Vollumfänglich in das Steuerrohr 2 eindringen kann. Mit ihrer äußeren Mantelfläche 20b liegt die Blende an der Innenwandung des Steuerrohres 2 an, wobei beide Flächen miteinander verklebt sind. Je nach Art des gesteuerten Mediums kann jedoch wie vorbeschrieben auch eine andere geeignete Verbindungsart zwischen Blende 20 und Steuerrohr 2 vorgesehen werden. Die Querschnittsreduzierung D_S/D_i ist abhängig vom durchströmenden Medium sowie der Durchströmgeschwindigkeit und muß entsprechend gewählt werden. In der Regel können Strömungsgeräusche schon mit einer relativ kleinen Querschnittsreduzierung gedämpft oder gänzlich vermieden werden.

Claims

Steuerrohr für ein Coaxialventil (1) mit einem am Steuerrohr (2a) angeordnetem Ventilschließkörper (3), wobei das Steuerrohr einen rohrförmigen Abschnitt (2a) aufweist an dessen einer ersten Seite (2b) ein Ventilschließkörper (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche (π·D_i ²/4) der dem Ventilschließkörper (3) abgewandten Eintrittsöffnung (E) des Steuerohres (2) kleiner ist als die Querschnittsfläche (π·D_S ²/4) des zwischen der Eintrittsöffnung (E) und dem Ventilschließkörper (3) befindlichen Bereichs (2m).
Steuerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Querschnittsfläche der Eintrittsöffnung eine Blende (20) im Steuerrohr (2) angeordnet ist.
Steuerrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (20) in das Steuerohr (2) eingeschraubt, eingeklebt oder eingepreßt ist.
Steuerrohr nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Blende (20) ein ringförmiges Teil ist, welches mit seiner äußeren Mantelfläche (20b) an der Innenwandung des Steuerrohres (2) anliegt.
Steuerrohr nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der nach innengerichteten Kanten (20c, 20d) abgeschrägt oder abgerundet sind.
Steuerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (2e) des Steuerrohres (2) einen nach innengerichteten Kragen zur Querschnittsreduzierung aufweist.
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (3) mit dem Steuerrohr (2) einstückig ausgebildet ist.
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verbindungselement (4), insbesondere ein Steg, den rohrförmigen Abschnitt (2a) mit dem Ventilschließkörper (3) verbindet.
Steuerrohr nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Außendurchmesser des Ventilschließkörpers (3) kleiner ist als der Innendurchmesser des Rohrs (2a).
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (3) zumindest teilweise innerhalb des Rohrs (2a) angeordnet ist.
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschließkörper (3) einen dem Ventilsitz (14) zugewandten und einen dem Ventilsitz (14) abgewandten Bereich (3a, 3b) aufweist, wobei zumindest der dem Ventilsitz (14) zugewandte Bereich (3a) im Querschnitt kreisförmig ist und in Richtung des Ventilsitzes (14) konusförmig zulaufend ausgebildet ist.
Steuerrohr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ventilsitz (14) abgewandte Bereich (3b) des Ventilschließkörpers (3) strömungsförmig, insbesondere konusförmig ausgestaltet ist.
Steuerrohr nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine das Rohr (2a) mit dem Ventilschließkörper (3) verbindende Verbindungssteg (4) mit seinem ersten Ende zwischen den beiden Bereichen (3a, 3b) am Ventilschließkörper (3) oder an dem abgewandten Bereich (3b) des Ventilschließkörpers (3) angreift.
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine das Rohr (2a) mit dem Ventilschließkörper (3) verbindende Verbindungssteg (4) mit seinem zweiten Ende an der Stirnseite (2b) und/oder an der Innenwandung des Rohrs (2a) angreift.
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2a) zusammen mit dem Ventilschließkörper (3) und dem mindestens einen Verbindungssteg (4) mindestens eine fensterartige Öffnung (5) bilden, durch die ein mittels des Coaxialventils (1) gesteuertes Medium hindurchtreten kann.
Steuerrohr nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verbindungsstege in axialer Richtung erstrecken und die Stirnseite (2b) des Rohres (2a) mit dem Ventilschließkörper (3) verbinden.
Steuerrohr nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Ventilsitz (14) abgewandte Bereich (3b) des Ventilschließkörpers (3) zumindest abschnittsweise zwischen den Verbindungsstegen (4) angeordnet ist.
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2a) an seiner Außenwandung mindestens einen umlaufenden angeformten Kragen (2c) aufweist.
Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge des Steuerrohrs zu seinem Durchmesser ca. 1 bis 2,5, insbesondere 1,5 bis 2 beträgt.
Coaxialventil mit einem Steuerrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Steuerrohrs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerrohr aus einem Vollprofil mittels Drehen und Fräsen gefertigt wird.