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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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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'' für die Strömungsscheibe 20A,
etwa 0,015'' für die Trennscheibe 20B,
etwa 0,125'' für die Bodenscheibe 20C, und
etwa 0,45'' 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 und Kombinationen hiervon an der Trennscheibe 20B befestigt
werden. Der äußere verwerfbare Strömungsscheibenabschnitt 23 kann
mittels eines Vorgangs wie einem spanabtragenden Verfahren, Laserschneiden
und 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 verwertbaren
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 und
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 und 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.
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Zusammenfassug
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Verfahren zum Herstellen
einer Ventileinstellungsanordnung
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Das
Verfahren umfaßt
ein Vorsehen einer Strömungsscheibe
(20A) mit einem äußeren Durchmesser
(21), einem inneren Durchmesser (25) und einem äußeren verwerfbaren
Strömungsscheibenabschnitt
(23); ein Vorsehen einer Trennscheibe (20B) mit
einem äußeren Durchmesser
(22) und einem inneren Durchmesser (26), wobei
der äußere Durchmesser
(21) der Strömungsscheibe
(20A) größer als der äußere Durchmesser
(22) der Trennscheibe (20B) ist; ein Stapeln der
Strömungsscheibe
(20A) auf der Trennscheibe (20B); und ein Entfernen
des äußeren, verwerfbaren
Strömungsscheibenabschnitts
(23), wodurch ein verringerter äußerer Durchmesser der Strömungsscheibe
(20A) ausgestaltet wird.