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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerung für eine Fluidströmung und insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung.
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In der Industrie, in welcher Fluide wie etwa Flüssigkeiten oder Gase in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, werden Ventilsysteme zum Steuern von Fluidströmung eingesetzt, um Hochdruckfluide in Niederdruckfluide umzuwandeln. Um dies zu erreichen, wird eine Ventileinstellungsanordnung in ein Ventil zum Steuern der Fluidströmung integriert. Diese Ventileinstellungsanordnung baut die Energie, welche Hochdruckfluide begleitet, durch Verringern von Druck und Geschwindigkeit des Fluids ab. Um diesen Energieverlust zu erreichen bzw. zu erzielen, wird das Hochdruckfluid durch eine Mehrzahl von Passagewegen geleitet, welche innerhalb eines Stapels von Scheiben ausgestaltet sind, welche die Ventileinstellungsanordnung festlegen. Diese Passagewege bzw. Durchgänge können eine Vielzahl von Ausgestaltungen umfassen und einen verwundenen Weg bilden, welchem die Hochdruckfluide folgen müssen.
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Die
DE 27 28 697 A1 betrifft ein Entspannungsventil mit einem Paket von Scheiben, welche von einer Flüssigkeit oder einem Gas vom Ventilinnenraum über Strömungskanäle zum Ventilaußenraum durchflossen werden, sowie mit wenigstens einem im Ventil axial verschiebbaren Absperrkörper. Die jeweils zwischen Entspannungsscheiben angeordneten Abdeckscheiben verhindern das Fließen der Flüssigkeit oder des Gases von einer Entspannungsscheibe zur anderen.
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Die
US 2003/0034074 A1 beschreibt eine Fluiddruckreduziervorrichtung umfassend eine Vielzahl gestapelter Scheiben mit einem entlang einer Längsachse ausgerichteten Umfang und einem freien Zentrum. Jede der Scheiben weist wenigstens einen Strömungspfad auf, der sich zwischen dem freien Zentrum und dem Umfang erstreckt, wobei der Strömungspfad einen Einlassabschnitt, einen Auslassabschnitt, und einen Zwischenabschnitt aufweist, der sich zwischen den Einlass- und Auslassabschnitten erstreckt. Jeder Strömungspfadzwischenabschnitt enthält eine Druckreduzieungsstruktur und eine Rückgewinnungszone, die unmittelbar stromabwärts der Druckreduzierungsstruktur angeordnet ist.
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Die US Re. 36,984 (
US 36,984 E ) beschreibt eine Fluidstromregelvorrichtung zur Verwendung in einem variablen Fluiddrosselventil bzw. ein empfindliches Betriebssteuerventil. Diese Ventile betätigen einen beweglichen Stöpsel und werden verwendet um Hochdruckflüssigkeiten, beispielsweise überhitzten Dampf, zu steuern. Die beschriebene Steuervorrichtung enthält runde Scheiben mit Fluiddurchgängen. Scheibenpaare bilden zusammen einen radialen Durchgang für Fluid zwischen dem Inneren eines Scheibenstapels und seinem radial äußerem Umfang. Die Durchgänge können im Mittelbereich der Scheibe einen kleineren Querschnitt aufweisen als an der radial inneren oder äußeren Seite der Scheibe.
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Die
US 4,221,037 A offenbart Fluidströmungssteuervorrichtungen, insbesondere in Verbindung mit Ventilen, die für die Steuerung von Fluiden unter hohem Druck verwendet werden. Die Vorrichtungsstruktur enthält eine Ventilgarnitur mit einer neuen und vorteilhaften Form für einen Durchflussbegrenzer, welcher die Durchflussgeschwindigkeit begrenzt und welcher den Fluiddruck in einer ausreichenden Anzahl diskreter Stufen verringert um Geräusche und eine Hohlraumbildung zu minimieren.
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Die
DE 31 08 051 A1 beschreibt ein Entspannungsventil für Flüssigkeiten oder Gase mit in axialer Richtung übereinander angeordneter Lochscheiben und Abdeckscheiben, wobei zwischen den Abdeckscheiben und durch die Lochscheiben verlaufende, im wesentlichen radial gerichtete Strömungkanäle vorhanden sind.
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Im Stand der Technik beginnt der Stapel von Ventileinstellungsscheiben, welche die Ventileinstellungsanordnung festlegen bzw. bilden, typischerweise mit einer Bodenscheibe, auf welcher aufeinanderfolgend eine Strömungspassagescheibe, eine Einlaß-/Auslaßscheibe, eine Trennscheibe und eine weitere Strömungspassagescheibe usw. gestapelt sind. Die Herstellkosten, welche mit dem Kombinieren aller Eigenschaften einer Strömungspassagescheibe, einer Einlaß-/Auslaßscheibe und einer Trennscheibe in weniger als drei getrennten Scheiben verbunden sind, sind hoch. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben daher einen Verbesserungsbedarf beim Verfahren zum Herstellen von Ventileinstellungsanordnungen erkannt.
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Die vorliegende Erfindung wird dem oben genannten Bedürfnis gerecht, indem sie ein verbessertes Verfahren für ein wirtschaftliches Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung vorschlägt, welche die Eigenschaften eines Stapels von drei oder mehr Ventileinstellungsscheiben in einer Ausgestaltung mit zwei Scheiben vereint. Obwohl die vorliegende Erfindung nicht auf spezielle Vorteile oder Funktionalität beschränkt ist, wird angemerkt, daß die Ventileinstellungsanordnungen mit einer Kombination von Strömungspassage-/Einlaß-/Auslaßscheiben hergestellt werden können, welche hier als „Strömungsscheiben” bezeichnet werden, welche eine Mehrzahl von Auslaßpassagen umfassen, durch Stapeln einer Strömungsscheibe auf einer Trennscheibe und durch Entfernen eines äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnittes. Die Auslaßpassagen, welche innerhalb der Strömungsscheibe ausgestaltet sind und welche zulaufen können, um Frequenzänderungspassagen zu umfassen, können in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Fluidverbindung mit einem verwundenen Strömungspfad oder einem Akustikraum bzw. einer Akustikkammer stehen, welche in derselben entsprechenden Strömungsscheibe ausgestaltet sind. Das erfindungsgemäße Herstellverfahren verringert die Herstellungskosten signifikant und rationalisiert die Bearbeitung der Ventileinstellungsanordnungen für Ventilsysteme zum Steuern von Fluidströmung.
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Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung vorgeschlagen, welches Vorsehen einer Strömungsscheibe mit einem äußeren Durchmesser, einem inneren Durchmesser und einem äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt, Vorsehen einer Trennscheibe mit einem äußeren Durchmesser und einem inneren Durchmesser, wobei der äußere Durchmesser der Strömungsscheibe größer als der äußere Durchmesser der Trennscheibe ist, Stapeln der Strömungsscheibe auf der Trennscheibe, und Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnittes, was einen verringerten äußeren Durchmesser der Strömungsscheibe schafft, umfaßt.
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Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung vorgeschlagen, welches Vorsehen einer Strömungsscheibe mit einem äußeren Durchmesser, einem inneren Durchmesser, einem äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt, und einer Mehrzahl von Auslaßpassagen umfaßt. Jede Auslaßpassage hat ein Anschlußende, welches sich nicht über den äußeren Durchmesser der Strömungsscheibe hinweg erstreckt. Das Verfahren umfaßt ferner Vorsehen einer Trennscheibe mit einem äußeren Durchmesser und einem inneren Durchmesser, Stapeln der Strömungsscheibe auf der Trennscheibe, Sichern der Strömungsscheibe an der Trennscheibe, Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts wenigstens bis zum Anschlußende der Auslaßpassagen, was einen verringerten äußeren Durchmesser der Strömungsscheibe erzeugt, welcher die Auslaßpassagen schneidet bzw. durchschneidet, wodurch eine Strömungsscheibeninsel zwischen benachbarten Auslaßpassagen entsteht, und Stapeln einer zusätzlichen Scheibe benachbart der Strömungsscheibe, um die Ventileinstellungsanordnung auszugestalten. Der äußere Durchmesser der Strömungsscheibe ist größer als der äußere Durchmesser der Trennscheibe, und der innere Durchmesser der Strömungsscheibe ist größer oder gleich dem inneren Durchmesser der Trennscheibe. Die zusätzliche Scheibe ist entweder eine Trennscheibe, eine Aufsatzscheibe oder eine Bodenscheibe.
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Gemäß einer wiederum weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung vorgeschlagen, welches Vorsehen einer Strömungsscheibe mit einem äußeren Durchmesser, einem inneren Durchmesser, einem äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt, einem inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt und einer Mehrzahl von Auslaßpassagen umfaßt. Jede Auslaßpassage hat ein Anschlußende, welches sich nicht bis zum äußeren Durchmesser der Strömungsscheibe erstreckt. Das Verfahren umfaßt ferner Vorsehen einer Trennscheibe mit einem äußeren Durchmesser und einem inneren Durchmesser auf, Stapeln der Strömungsscheibe auf der Trennscheibe, Sichern der Strömungsscheibe an der Trennscheibe, Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts bis wenigstens zum Anschlußende der Auslaßpassagen, was einen verringerten äußeren Durchmesser der Strömungsscheibe bildet, welcher die Auslaßpassagen schneidet bzw. durchschneidet, wodurch eine Strömungsscheibeninsel zwischen benachbarten Auslaßpassagen gebildet wird, Entfernen des inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts, was zu einem verringerten inneren Durchmesser der Strömungsscheibe führt, welcher kleiner oder gleich dem inneren Durchmesser der Trennscheibe ist, und Stapeln einer zusätzlichen Scheibe benachbart zur Strömungsscheibe, um die Ventileinstellungsanordnung auszugestalten. Der äußere Durchmesser der Strömungsscheibe ist größer als der äußere Durchmesser der Trennscheibe, und der innere Durchmesser der Strömungsscheibe ist kleiner als der innere Durchmesser der Trennscheibe. Die zusätzliche Scheibe ist entweder eine Trennscheibe, eine Aufsatzscheibe oder eine Bodenscheibe.
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Gemäß einer wiederum weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung vorgeschlagen, welches Vorsehen einer Strömungsscheibe mit einem äußeren Durchmesser, einem inneren Durchmesser, einem äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt und einer Mehrzahl von Auslaßpassagen umfaßt. Jede Auslaßpassage hat ein Anschlußende, welches sich nicht bis zum äußeren Durchmesser der Strömungsscheibe erstreckt. Die Auslaßpassagen stehen mit einem Akustikraum in Fluidverbindung. Das Verfahren umfaßt ferner Vorsehen einer Trennscheibe mit einem äußeren Durchmesser und einem inneren Durchmesser, Stapeln der Strömungsscheibe auf der Trennscheibe, Sichern der Strömungsscheibe an der Trennscheibe, Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts bis wenigstens zum Anschlußende der Auslaßpassagen, wodurch ein verringerter äußerer Durchmesser der Strömungsscheibe geschaffen wird, welcher die Auslaßpassagen schneidet bzw. durchschneidet, wodurch eine Strömungsscheibeninsel zwischen benachbarten Auslaßpassagen erzeugt wird, und Stapeln einer zusätzlichen Scheibe benachbart der Strömungsscheibe, um die Ventileinstellungsanordnung auszugestalten. Der äußere Durchmesser der Strömungsscheibe ist größer als der äußere Durchmesser der Trennscheibe, und der innere Durchmesser der Strömungsscheibe ist größer oder gleich dem inneren Durchmesser der Trennscheibe. Die zusätzliche Scheibe ist entweder eine Trennscheibe, eine Aufsatzscheibe oder eine Bodenscheibe, bzw. ist aus diesen ausgewählt.
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Gemäß einer wiederum weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung vorgeschlagen, welches Vorsehen einer Strömungsscheibe mit einem äußeren Durchmesser, einem inneren Durchmesser, einem äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt, einem inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt, und einer Mehrzahl von Auslaßpassagen umfaßt. Jede Auslaßpassage hat ein Anschlußende, welches sich nicht bis zum äußeren Durchmesser der Strömungsscheibe hin erstreckt. Die Auslaßpassagen stehen in Fluidverbindung mit einem Akustikraum. Das Verfahren umfaßt ferner Vorsehen einer Trennscheibe mit einem äußeren Durchmesser und einem inneren Durchmesser, Stapeln der Strömungsscheibe auf der Trennscheibe, Sichern der Strömungsscheibe an der Trennscheibe, Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts bis wenigstens zum Anschlußende der Auslaßpassagen, wodurch ein verringerter äußerer Durchmesser der Strömungsscheibe geschaffen wird, welcher die Auslaßpassagen durchschneidet, wodurch eine Strömungsscheibeninsel zwischen benachbarten Auslaßpassagen erzeugt wird, Entfernen des inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts, was einen verringerten inneren Durchmesser der Strömungsscheibe erzeugt, welcher kleiner oder gleich dem inneren Durchmesser der Trennscheibe ist, und Stapeln einer weiteren Scheibe benachbart der Strömungsscheibe, um die Ventileinstellungsanordnung auszugestalten. Der äußere Durchmesser der Strömungsscheibe ist größer als der äußere Durchmesser der Trennscheibe, und der innere Durchmesser der Strömungsscheibe ist geringer als der innere Durchmesser der Trennscheibe. Die zusätzliche Scheibe ist eine Trennscheibe, eine Aufsatzscheibe oder eine Bodenscheibe oder ist aus diesen ausgewählt.
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Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden, wenn diese zusammen mit der angefügten Zeichnung gelesen wird. Es wird darauf hingewiesen, daß der Schutzumfang der Ansprüche durch die dortigen Ausführungen und nicht durch die spezielle Diskussion von Merkmalen und Vorteilen festgelegt wird, wie sie in der vorliegenden Beschreibung dargelegt sind.
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Die folgende detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann am besten verstanden werden, wenn diese in Verbindung mit der folgenden Zeichnung gelesen wird, in welcher gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind, und in welcher gilt:
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1 stellt eine Vorrichtung zum Steuern der Stömung eines Fluids oder ein Fluidventil mit einer Ventileinstellungsanordnung dar, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt ist;
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2 stellt eine Strömungsscheibe vor dem Entfernen eines äußeren, verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung dar;
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3 stellt eine Trennscheibe für eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Ventileinstellungsanordnung dar;
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4 stellt eine Aufsatzscheibe oder Bodenscheibe für eine mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte Ventileinstellungsanordnung dar;
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5a stellt eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf eine Strömungsscheibe, welche auf eine Trennscheibe aufgesetzt ist, vor dem Entfernen eines äußeren verwerfbaren und eines inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung dar;
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5b stellt eine teilweise aufgebrochene Teildraufsicht einer Strömungsscheibe, welche gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung auf eine Trennscheibe gestapelt ist, vor dem Entfernen eines äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts dar;
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6a und 6b stellen jeweils Querschnitt- und Teilquerschnittansichten einer Strömungsscheibe, welche auf einer Trennscheibe gestapelt ist, vor dem Entfernen eines äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung dar;
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7a stellt eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf eine Strömungsscheibe, welche auf eine Trennscheibe aufgesetzt ist, nach dem Entfernen eines äußeren verwerfbaren und eines inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung dar
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7b stellt eine teilweise aufgebrochene Teildraufsicht einer Strömungsscheibe, welche gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung auf eine Trennscheibe gestapelt ist, nach dem Entfernen eines äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts dar;
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8a und 8b stellen jeweils Querschnitt- und Teilquerschnittansichten einer Strömungsscheibe, welche auf einer Trennscheibe gestapelt ist, nach dem Entfernen eines äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung dar;
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9 stellt eine teilweise aufgebrochene Teildraufsicht eines innerhalb einer Strömungsscheibe ausgestalteten gewundenen Strömungsweges dar, wobei die Strömungsscheibe gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung auf eine Trennscheibe gestapelt bzw. gepackt ist.
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Fachleute erkennen, daß Elemente bzw. Bauteile in den Figuren aus Gründen der Einfachheit und Klarheit dargestellt und nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet wurden. Die Abmessungen einiger der Elemente in den Figuren können beispielsweise relativ zu anderen Elementen übertrieben dargestellt sein, um zu einem verbesserten Verständnis der erfindungsgemäßen Ausführungsformen beizutragen.
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Der allgemeine Aufbau einer Vorrichtung oder eines Ventilsystems 10 zum Steuern der Hochdruck-Fluidströmung ist in 1 dargestellt. Unter gemeinsamem Bezug auf die 1–9 weist die Vorrichtung 10 zum Steuern der Fluidströmung eine Ventileinstellungsanordnung 18 auf, welche eine Mehrzahl von ringförmigen Ventileinstellungsscheiben 20A–20C aufweist, welche eine Mehrzahl von gewundenen Strömungswegen 30 entlang einer Fluidpassage 12 zwischen einem Fluideinlaß 14 und einem Fluidauslaß 16 der Vorrichtung 10 zum Steuern der Fluidströmung festlegen können. Die Fluideinlässe 14 sind typischerweise entlang dem inneren Durchmesser der Ventileinstellungsanordnung 18 angeordnet. Das System 10 kann jedoch aufgebaut sein, um mit einer Strömung in der entgegengesetzten Richtung oder sogar bidirektional zu arbeiten, wobei die Fluideinlässe 14 und die Fluidauslässe 16 gemäß einer besonderen Anwendung, wie beispielsweise der Verwendung des Systems 10 mit einem Speichertank, in welches Fluide sowohl in das als auch aus dem System 10 heraus strömen, reversibel bzw. umkehrbar sind. Die jeweiligen bzw. entsprechenden Strömungswege 30, welche durch die Ventileinstellungsscheiben 20A–20C festgelegt sind, können einen Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten, einen Mechanismus 50 zum Steuern der Geschwindigkeit, einen Akustikraum 60 und Frequenzänderungspassagen 70 aufweisen. Es wird angemerkt, daß die vorliegende Erfindung auf eine Mehrzahl von Ausgestaltungen der Vorrichtung zum Steuern der Fluidströmung angewandt werden kann, und daß das Ventilsystem 10 der 1 lediglich aus Gründen der Darstellung gezeigt wird.
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Die Mehrzahl der Ventileinstellungsscheiben 20A–20C weist typischerweise eine Strömungsscheibe 20A und eine Trennscheibe 20B auf, welche in einer Reihe oder einem Stapel einer Mehrzahl von Sätzen benachbarter Scheiben benachbart zueinander angeordnet sind. Entsprechende Aufsatz- und Bodenscheiben 20C bestimmen den Deckel bzw. Aufsatz und den Boden eines Stapels von Scheiben, welche die Ventileinstellungsanordnung 18 aufweist. Die Ventileinstellungsanordnung 18, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurde, kann beispielsweise mit der Bodenscheibe 20C beginnen, auf welcher aufeinanderfolgend eine Strömungsscheibe 20A, eine Trennscheibe 20B, eine weitere Strömungsscheibe 20A, usw. gestapelt sind. Das obere Ende bzw. Aufsatz des Scheibenstapels, welchen die Ventileinstellungsanordnung 18 aufweist, kann mittels einer Aufsatzscheibe 20C abgeschlossen bzw. bedeckt sein, deren Ausgestaltung im Querschnitt identisch zu jenem der Bodenscheibe 20C sein kann. Die Anzahl und Abmessungen der benachbarten Scheiben hängen von der Ausgestaltung und Betriebsparametern der Vorrichtung 10 zum Steuern der Fluidströmung ab. Obwohl es nicht beabsichtigt ist, die Scheiben der vorliegenden Erfindung auf irgend eine spezielle Größe zu beschränken, können die benachbarten Scheiben einen Außendurchmesser von beispielsweise etwa 3'' (7,5 cm), einen Durchmesser von beispielsweise etwa 1,5'' (3,8 cm) und eine Dicke von beispielsweise etwa 0,06'' (0,15 cm) für die Strömungsscheibe 20A, etwa 0,015'' (0,04 cm) für die Trennscheibe 20B, etwa 0,125 (0,3 cm) für die Bodenscheibe 20C, und etwa 0,45'' (1,1 cm) für die Aufsatzscheibe 20C betragen. Die Aufsatz- und Bodenscheiben 20C sind typischerweise dicker als die Strömungsscheibe 20A und die Trennscheibe 20B.
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Herstellen einer Ventileinstellungsanordnung vorgeschlagen, welches Vorsehen der Strömungsscheibe 20A mit einem äußeren Durchmesser 21, einem inneren Durchmesser 25 und einem äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt 23, Vorsehen der Trennscheibe 20B mit einem äußeren Durchmesser 22 und einem inneren Durchmesser 26, Stapeln der Strömungsscheibe 20A auf der Trennscheibe 20B, und Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnittes 23 zum Erzeugen eines verringerten äußeren Durchmessers 24 der Strömungsscheibe umfaßt. Vor dem Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnittes 23 kann die Strömungsscheibe 20A mittels eines Vorgangs wie dem Löten bzw. Hartlöten, Kleben, Klemmen oder Kombinationen hiervon an der Trennscheibe 20B befestigt werden. Der äußere verwerfbare Strömungsscheibenabschnitt 23 kann mittels eines Vorgangs wie einem spanabtragenden Verfahren, Laserschneiden oder Kombinationen hiervon entfernt werden. Der Vorgang bzw. das Verfahren kann ferner Stapeln einer zusätzlichen Scheibe benachbart zur Strömungsscheibe 20A umfassen, um die Ventileinstellungsanordnung 18 der vorliegenden Erfindung auszugestalten. Die zusätzliche Scheibe kann aus der Trennscheibe 20B, der Aufsatzscheibe 20C und der Bodenscheibe 20C (siehe 3 und 4) ausgewählt sein bzw. werden. Die zusätzliche Scheibe kann an der Strömungsscheibe 20A mittels eines Vorgangs wie Hartlöten, Kleben, Klemmen oder Kombinationen hiervon befestigt werden.
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Die 5a–5b und 6a–6b stellen die Art und Weise dar, auf welche die Strömungsscheibe 20A und die Trennscheibe 20B vor dem Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts 23 der Strömungsscheibe 20A gestapelt werden. Wie im Ausschnitt der 5b ebenso wie in den 6a–6b detaillierter gezeigt ist, ist der äußere Durchmesser 21 der Strömungsscheibe größer als der äußere Durchmesser 22 der Trennscheibe. Die Strömungsscheibe 20A kann zudem eine Mehrzahl von Auslaßpassagen aufweisen, von denen jede ein Anschlußende 72 hat (siehe 5b). Vor dem Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts 23 der Strömungsscheibe 20A steht das Anschlußende 72 einer jeden Auslaßpassage über den äußeren Durchmesser 21 der Strömungsscheibe hervor. Das Anschlußende 72 kann an diesem Punkt jedoch über den verringerten äußeren Durchmesser 24 der Strömungsscheibe hervorstehen.
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Wie in den 7a–7b und 8a–8b ferner dargestellt ist, ist der verringerte äußere Durchmesser 24 der Strömungsscheibe nach dem Entfernen des äußeren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts 23 zumindest bis zum Anschlußende 72 der Auslaßpassagen wenigstens gleich dem äußeren Durchmesser 22 der Trennscheibe. Der verringerte äußere Durchmesser 24 der Strömungsscheibe durchschneidet an diesem Punkt die Auslaßpassagen. Zwischen benachbarten Auslaßpassagen ist hierdurch eine Strömungsscheibeninsel 35 entstanden, welche an der Trennscheibe 20B befestigt bzw. gesichert ist.
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Die 2 und 5a stellen den inneren Durchmesser 25 der Strömungsscheibe 20A dar, und die 3, 5a und 7a stellen den inneren Durchmesser 26 der Trennscheibe 20B dar. Die Strömungsscheibe 20A kann erfindungsgemäß ferner einen inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt 27 haben, wobei der innere verwerfbare Strömungsscheibenabschnitt 27 zwischen einem verringerten inneren Durchmesser 28 der Strömungsscheibe und dem inneren Durchmesser 25 der Strömungsscheibe 20A bestimmt bzw. festgelegt ist. Der verringerte innere Durchmesser 28 der Strömungsscheibe ist in den 2 und 5a mittels einer gestrichelten Umfangslinie dargestellt, welche eine Mehrzahl von Strömungswegeinlässen 29 schneidet. Die Mehrzahl von Strömungswegeinlässen 29 stehen in Fluidverbindung mit der Mehrzahl der verwundenen Strömungswege 30. Die Strömungsscheibe 20A ist bzw. wird wie in 5a weiter dargestellt auf die Trennscheibe 20B gestapelt, wobei die zentrale Achse bzw. Achsen der Strömungsscheibe 20A und der Trennscheibe 20B entlang einer gemeinsamen zentralen Achse ausgerichtet sind. Jeder Satz von Scheiben, welche die Ventileinstellungsanordnung 18 aufweist, kann auf diese Weise die Mehrzahl von verwundenen Strömungswegen 30 festlegen, welche sich in einer radialen Richtung von der zentralen Achse des Scheibensatzes erstrecken.
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Das Verfahren bzw. der Vorgang kann erfindungsgemäß ferner das Entfernen des inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts 27 umfassen, wodurch der verringerte innere Durchmesser 28 der Strömungsscheibe erzielt wird. Der innere verwerfbare Strömungsscheibenabschnitt 27 kann durch einen Vorgang wie spanabhebende Bearbeitung, Laserschneiden oder Kombinationen hiervon entfernt werden, und wird zumindest bis zu den Anschlußenden der Mehrzahl der Strömungswegeinlässe 29 entfernt. Der verringerte innere Durchmesser 28 der Strömungsscheibe durchschneidet dementsprechend die Strömungswegeinlässe 29 derart, daß ein vom Strömungseinlaß 14 kommendes Fluid in die Strömungswegeinlässe 29 eintreten kann, welche in Fluidverbindung mit den verwundenen Strömungswegen 30 stehen (siehe 7a).
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Vor dem Entfernen des inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts 27 kann die Strömungsscheibe 20A durch einen Vorgang wie Hartlöten, Kleben, Klemmen oder Kombinationen hiervon an der Trennscheibe 20B gesichert werden. Wie in den 5a und 7a dargestellt ist, können darüber hinaus sowohl der innere Durchmesser 25 der Strömungsscheibe als auch der verringerte innere Durchmesser 28 der Strömungsscheibe kleiner als der innere Durchmesser 26 der Trennscheibe sein. Der Strömungseinlaß 14 wird entlang des inneren Durchmessers der Scheiben bestimmt bzw. festgelegt. Die mit jedem Satz von Scheiben verbundenen Strömungswege 30 können auf diese Weise mit dem Strömungseinlaß 14 entlang eines Druckausgleichsring 32 kommunizieren, welcher mittels des inneren Durchmessers 25 der Strömungsscheibe ausgestaltet ist, oder mit dem verringerten inneren Durchmesser 28 der Strömungsscheibe nach dem Entfernen des innneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitts 29, in einem Volumen unmittelbar unterhalb der Strömungsscheibe 20A, welches zwischen einem Aufsatz bzw. Verschluß und der Trennscheibe 20B liegt. Der verringerte innere Durchmesser 28 der Strömungsscheibe kann zusätzlich gleich dem inneren Durchmesser 26 der Trennscheibe sein. Es würde jedoch kein Ausgleichsring vorhanden sein.
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Der innere Durchmesser 25 der Trennscheibe kann optional größer als oder gleich dem inneren Durchmesser 26 der Trennscheibe sein. In dieser optionalen Ausführungsform (nicht gezeigt) gibt es keinen inneren verwerfbaren Strömungsscheibenabschnitt 27. Falls der innere Durchmesser 25 der Strömungsscheibe größer als der innere Durchmesser 26 der Trennscheibe ist, so wird der Ausgleichsring 22 durch den inneren Durchmesser 26 der Trennscheibe 20B ausgestaltet. Falls die inneren Durchmesser 25, 26 der Strömungsscheibe 20A und der Trennscheibe 20B gleich sind, so würde kein Ausgleichsring bestehen.
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Es ist ohne Bedeutung bzw. Konsequenz, ob der innere 27 oder der äußere 23 verwerfbare Strömungsscheibenabschnitt als erster entfernt wird. Sind die Strömungsscheibe 20A und die Trennscheibe 20B einmal aneinander befestigt, so können die inneren Durchmesser 25, 26 oder 28 darüber hinaus maschinenbearbeitet werden, um sicherzustellen, daß sie alle konzentrisch sind. Dieser Schritt kann optional eingesetzt werden, um das Geräusch von Fluid, welches durch die Anordnung 18 strömt, zu verringern.
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Der Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten leitet eine Fluidströmung in den Akustikraum 60 und hat einen Querschnitt, welcher schnelle Zunahmen und Abnahmen im Querschnitt-Strömungsbereich aufweist. Wie in den 5b und 7b dargestellt ist, legt der Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten insbesondere eine Mehrzahl von V-förmigen Wendungen bzw. Drehungen fest, welche Änderungen in der Strömungsrichtung von mehr als 90° definieren. Auf diese Weise erfährt ein durch die Wendungen passierendes Fluid eine rasche Expansion, wenn es in eine Wendung eintritt, und eine rasche Verdichtung, wenn es aus einer Wendung herauskommt. Obwohl Abschnitte der Strömungspassage durch die Trennscheibe 20B oder die Abschluß- oder Bodenscheibe 20C begrenzt sind, sind die Wendungen selbst im wesentlichen vollständig durch die Strömungsscheibe 20A festgelegt und liegen in einer durch die Scheibe 20A bestimmten Ebene.
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Der Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten legt als Ganzes einen durchschnittlichen Querschnittbereich fest, welcher in der Richtung des Strömungsauslasses 16 zunimmt, d. h., daß der Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten weiter wird bzw. an Weite zunimmt, wenn er sich dem äußeren Durchmesser 21 der Strömungsscheibe nähert. Der expandierende bzw. zunehmende Querschnitt bestimmt den Mechanismus 50 zum Steuern der Geschwindigkeit. Die Strömungsgeschwindigkeit wird insbesondere reduziert oder konstant gehalten durch Festlegen eines graduell zunehmenden Querschnitt-Strömungsprofils, welches einen relativ niedrigen Querschnitt-Strömungsbereich nahe dem Strömungseinlaß 14 und einen relativ großen Querschnitt-Strömungsbereich nahe dem Strömungsauslaß 16 hat. Der Mechanismus 50 zum Steuern der Geschwindigkeit und der Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten sind in der dargestellten Ausführungsform durch einen gemeinsamen Abschnitt des verwundenen Strömungsweges 30 festgelegt. Es wird jedoch angemerkt, daß die beiden Mechanismen 40, 50 durch unabhängige Abschnitte des Strömungsweges 30 bestimmt werden können.
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Der Akustikraum 60, welcher stromabwärts des Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten und des Mechanismus 50 zum Steuern der Geschwindigkeit angeordnet ist, ist ausgestaltet, um im Mechanismus 40 zum Expandieren/Verdichten und im Mechanismus 50 zum Steuern der Geschwindigkeit erzeugte akustische Störungen zu verringern, abzuschwächen, auszuschalten, umzulenken, zu dämpfen oder anderweitig zu bekämpfen. Der Akustikraum 60 kann ausgestaltet sein, um eine Reihe von speziellen Eigenschaften aufzuweisen, welche akustische Störungen bekämpfen. Der Akustikraum 60 kann beispielsweise ausgestaltet sein, um als ein Resonator zu wirken, welcher auf eine oder mehrere der Frequenzen eingestellt ist, welche der Frequenz des innerhalb der Strömungspassage erzeugten Geräusches entspricht. Die eingestellte Frequenz oder Frequenzen sind vorzugsweise um etwa 180° phasenverschoben zu den in den Raum 60 eintretenden Geräuschen.
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Es ist ebenfalls möglich, die akustischen Störungen durch ein Minimieren der Bildung von stehenden Wellen im Raum 60 zu bekämpfen. Hierzu wird der Raum 60, wie in 9 dargestellt, durch nichtparallele Wände 62 begrenzt. Der Raumeinlaß 64 ist zudem entlang einer der Raumwände 62 derart angeordnet, daß das in den Raum durch den Raumeinlaß 24 eintretende Fluid entlang der Raumwand 62 in entgegengerichtete Richtungen ausgebreitet wird, wie in 9 durch die Pfeile angedeutet ist. Das Ergebnis ist eine divergierende Wellenfront, welche der Bildung von stehenden Wellen weniger ausgesetzt ist.
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Die gekrümmte bzw. kurvenförmige Wand gegenüber dem Raumeinlaß 64 ist derart ausgestaltet, daß ein Brennpunkt f der gekrümmten Wand zu einem Weg 66 versetzt ist, entlang welchem Fluid durch den Raumeinlaß 64 in den Akustikraum 60 eintritt. Die Umrichtung bzw. Umleitung von Fluid zurück in Richtung zum Raumeinlaß 64 wird auf diese Weise minimiert.
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Die Mehrzahl von Auslaßpassagen kann zulaufend ausgestaltet werden, um die Frequenzänderungspassagen 70 auszubilden, und kann in Fluidverbindung mit einem verwundenen Strömungsweg 30 oder einem Akustikraum 60 stehen. Die Auslaßpassagen sind ausgestaltet, um eine Fluidströmung vom Strömungsweg oder dem Akustikraum 60 zum Fluidauslaß 16 zu leiten, und um die Tonfrequenz der akustischen Störungen, welche mit dem geleiteten Fluid verbunden sind, zu erhöhen. Der Querschnittsbereich und die Länge der Frequenzänderungspassagen 70 sind insbesondere derart bestimmt, daß jede akustischen Störungen, welche durch die Passagen 70 übermittelt oder erzeugt sind, eine signifikant höhere Frequenz als die akustische Störung haben, welche mit dem Rest der Vorrichtung 10 zum Steuern der Fluidströmung verbunden ist. Wie in den 7a und 7b dargestellt ist, stehen die Frequenzänderungspassagen 70 in unabhängiger Verbindung mit dem Akustikraum 60 und erstrecken sich vom verringerten äußeren Durchmesser 24 der Strömungsscheibe 20A über einen Abschnitt des Akustikraums 60. In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein Satz von drei (3) Frequenzänderungspassagen 70 über jeden Akustikraum 60, und dies zu im wesentlichen gleichen Maßen.
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Wie in 7b detaillierter dargestellt ist, laufen die Frequenzänderungspassagen 70 am Fluidauslaß 16 zu einem verringerten Querschnitt zu. Die Passagen 70 beschränken die Druckerholung am Strömungsauslaß 16. Das Zulaufen der Passagen 70 dient auch dem Isolieren des Auslaßstroms einer jeden Passage 70 von Auslaßströmen benachbarter Passagen, was die Interferenz bzw. Wechselwirkung zwischen den Auslaßströmen verringert.
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Zum Zwecke der Beschreibung und Bestimmung der vorliegenden Erfindung wird angemerkt, daß der Begriff „im wesentlichen” hier verwendet wird, um das inherente Maß an Unsicherheit darzustellen, welches jedem quantitativen Vergleich, Wert, Messung oder anderer Darstellung innewohnt. Der Begriff „im wesentlichen” wird hier auch verwendet, um das Maß darzustellen, um welches eine quantitative Darstellung um einen dargestellten Referenzwert herum variieren bzw. schwanken kann, ohne zu einer Änderung in der Basisfunktion bzw. Wirkung des betreffenden Gegenstandes zu führen.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf gewisse Ausführungsformen beschrieben wurde, gilt es zu verstehen, daß zahlreiche Änderungen innerhalb des Geistes und Umfangs des beschriebenen Erfindungskonzepts gemacht werden können. Es ist dementsprechend vorgesehen, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern daß sie den vollen Umfang erhält, welcher durch die Formulierung der angehängten Ansprüche zuteil werden kann. Es ist zudem vorgesehen, daß eine Mehrzahl von Passage- und Raumgestaltungen in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen kann, ohne solche Gestaltungen hierin direkt zu beschreiben.
