DE1450569B2 - Geraeuschlos arbeitendes druckreduzierventil - Google Patents
Geraeuschlos arbeitendes druckreduzierventilInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein geräuschlos arbeitendes Druckreduzierventil für gasförmige Medien,
mit einem in einem rohrförmigen Abschnitt angeordneten porösen Körper unterschiedlicher
Dicke, der den ganzen wirksamen Durchgangsquerschnitt im rohrförmigen Abschnitt einnimmt
und dessen hochdruckseitige Oberfläche durch ein bewegliches Verschlußorgan abdeckbar ist.
Ein bekanntes Druckreduzierventil dieser Art (USA.-Patentschrift 3 042 078) gestattet eine Druckminderung
des strömenden Mediums zwischen der den Oberstrom- und Unterstromseiten des porösen
Körpers in einer Größenordnung von etwa 10 mm Wassersäule. Dieses Ventil weist einen porösen Körper
auf, dessen Querschnitt, in Richtung der Mediumströmung, eine trapezförmige Gestalt zeigt. Die
beiden parallelen Basen des Trapezes liegen abgedichtet an der Innenwand des rohrförmigen Abschnitts
an, in dem der poröse Körper angeordnet ist. Dabei ist der poröse Körper im rohrförmigen
Abschnitt so gelagert, daß seine hochdruckseitige Oberfläche die längste Seite des trapezförmigen
Querschnittprofils bildet. Die niederdruckseitige Oberfläche des porösen Körpers ist durch ein entlang
dieser Oberfläche bewegliches Verschlußorgan abdeckbar. Es ist naheliegend, das Verschlußorgan
auf der hochdruckseitigen Oberfläche des porösen Körpers gemäß dem Vorschlag aus der deutschen
Patentschrift 551157 oder der USA.-Patentschrift 2 679 863 anzuordnen.
Die beim eingangs erwähnten Druckreduzierventil maximal zulässige Strömungsgeschwindigkeit des
gasförmigen Mediums liegt für Druckverluste im porösen Körper von höchstens 10 mm Wassersäule
bei etwa 6 m/s. Wenn ein geräuschloses Arbeiten des bekannten Druckreduzierventils gewährleistet
werden soll, so müssen die obengenannten Werte für den Druckverlust und die Strömungsgeschwindigkeit
des gasförmigen Mediums im porösen Körper beachtet werden. Das bekannte Druckreduzierventil
kann also nicht zur geräuschlosen Erzielung größerer Druckverluste z. B. zwischen 1 und 70 Bar von insbesondere
mit Schallgeschwindigkeit strömenden Gasen eingesetzt werden, da die Schallgeschwindigkeit
bei Gasen in der Praxis immer zwischen 150 und 1500 m/s liegt und diese weit entfernt von der beim
bekannten Druckreduzierventil höchst zulässigen Strömungsgeschwindigkeiten liegen.
Betrachtet man die Strömungs- und Druckverhältnisse im porösen Körper des bekannten Druckreduzierventils,
bei dem das bewegliche Verschlußorgan auf der hochdruckseitigen Oberfläche des porösen
Körpers angeordnet ist, so stellt man fest, daß eine Geräuschentwicklung nicht verhindert werden kann.
Im Inneren und an den Oberflächen des porösen Körpers bilden sich Isobaren aus, wenn der Körper
vom gasförmigen Medium durchsetzt wird. Für jede Teilabdeckung der hochdruckseitigen Oberfläche des
porösen Körpers mittels des Verschlußorgans bilden sich im Inneren des Körpers Isobaren aus, deren
Flächenausmaße von der hochdruckseitigen Oberfläche zur niederdruckseitigen Oberfläche hin zunehmen.
Die Isobare kleinsten Flächenausmaßes entsteht dabei an der hochdruckseitigen Oberfläche
und entspricht im wesentlichen dem durch das Verschlußorgan nicht abgedeckten Flächenteil der hochdruckseitigen
Oberfläche des porösen Körpers. An dieser Stelle ist daher ein Engpaß vorhanden, der
vom gasförmigen Medium mit Höchstgeschwindigkeit durchströmt wird, die hier leicht die Schallgeschwindigkeit
erreichen kann, wenn größere Gasdurchsätze bei verhältnismäßig kleinem Strömungsquerschnitt
im Druckreduzierventil verlangt werden. Die Isobare kleinsten Flächenausmaßes an der hochdruckseitigen
Oberfläche des porösen Körpers wirkt als Schallquelle. Die abgegebenen Schall- bzw. Geräuschwellen
werden in Richtung zur Niederdruckseite des porösen Körpers meist nur unzulänglich gedämpft
und können sich auf jeden Fall in Richtung zum Eingang des Druckreduzierventils praktisch ungedämpft
fortpflanzen. Das bekannte Druckreduzierventil ermöglicht daher kein geräuschlos kritisches
bzw. überkritisches Entspannen des gasförmigen Mediums, d. h. eine geräuschlose Druckminderung
von mit Schall- bzw. Überschallgeschwindigkeit im porösen Körper strömenden Gasen.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und ein geräuschlos
arbeitendes Druckreduzierventil der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das gestattet, ein unter
hohem Druck, z. B. 70 Bar, stehendes Gas auf einen geringen Druckwert, z. B. zwischen 1 und
10 Bar, geräuschlos zu entspannen, an der Niederdruckseite bei konstantem ausgesteuertem Druck
veränderbare Durchflußmengen zu erhalten, und bei gleichbleibendem Druck an der Niederdruckseite
eine gleichbleibende Durchflußmenge zu erzielen, selbst wenn der Druck an der Hochdruckseite des
porösen Körpers bis auf einen Wert absinkt, der nur wenig größer ist als jener an der Niederdruckseite
des porösen Körpers.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der poröse Körper in Durchströmrichtung
einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt und einen sich einstückig daran anschließenden,
rechteckigen Querschnitt von geringerer Höhe als der des dreieckigen Querschnitts aufweist, wobei
die hochdruckseitige, abdeckbare Oberfläche des porösen Körpers aus der in Fluchtlinie miteinander
liegenden längsten Seite des dreieckigen Querschnitts und einer Längsseite des rechteckigen Querschnitts
besteht und die dem rechteckigen Querschnitt abgewandte Seite des dreieckigen Querschnitts
abgedichtet ist.
Durch diese Maßnahmen kann das erfindungsgemäße Druckreduzierventil sowohl zum unter- als
auch zum oberkritischen, geräuschlosen Entspannen von gasförmigen Medien verwendet werden, wobei
der Übergang vom unter- zum oberkritischen Entspannen stufenlos erfolgt. Das geräuschlose Entspannen
von mit Schall- bzw. Überschallgeschwindigkeit strömenden Gasen ist beim erfindungsgemäßen
Druckreduzierventil durch den besonderen Aufbau des porösen Körpers gewährleistet. Die den
Engpaß und somit die Schallquelle bildende Isobare kleinsten Flächenausmaßes wird nämlich durch die
erfindungsgemäßen Maßnahmen in das Innere des porösen Körpers verlegt, so daß die auftretenden
Schallwellen von den beiderseits an diese Isobarenfläche grenzenden Massen des porösen Körpers
sofort gedämpft und schließlich unterdrückt werden.
Zusätzliche Merkmale des Erfindungsgegenstandes sind aus den Unteransprüchen 2 bis 10 zu entnehmen,
die als echte Unteransprüche gelten.
Nachstehend werden mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes an Hand der
Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die
F i g. 1 bis 3 Längsschnitte durch drei verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Druckreduzierventils;
Fig. 4 zeigt in Draufsicht einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3.
Das geräuschlos arbeitende Druckreduzierventil besitzt einen in den Fig. 1 bis 3 mit 1, 2 oder 3
bezeichneten porösen Körper. Dieser Körper wird xo von einem unter Druck stehenden gasförmigen
Medium in Richtung des Pfeiles F durchströmt.
Die Umrisse des porösen Körpers 1, 2 oder 3 sind bei den drei Ausführungsbeispielen der F i g. 1 bis 3
untereinander verschieden. Die Umrißform der hochdruckseitigen Oberfläche 4, 5 oder 6 des porösen
Körpers 1, 2 oder 3 kann eben, zylindrisch, sphärisch oder auch anders gestaltet sein, vorausgesetzt, daß
die nachfolgend beschriebenen Mittel zur regelbaren Abdeckung dieser Oberfläche mit letzterer in enge
Berührung gebracht werden können. Gemäß Fig. 1
zeigt die hochdruckseitige Oberfläche 4 Zylinderform und liegt außen, während die ebenfalls hochdruckseitige
zylindrische Oberfläche 5 des porösen Körpers 2 innen liegt; nach Fig. 3 ist die hochdruckseitige
Oberfläche 6 des porösen Körpers 3 eben.
Der poröse Körper besteht aus relativ großen zusammengesinterten Körnern (aus Kupfer, aus rostfreiem
Stahl, aus Kunstharz oder anderem Material). Die Abmessungen dieser Körner liegen zwischen
0,1 und 2 mm, wobei die größte Abmessung der Zwischenräume zwischen den Körnern im Strömungsquerschnitt
höchstens gleich 1 mm ist.
Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist der poröse Körper 1 rohr- bzw. zylinderförmig gestaltet, wobei
die hochdruckseitige Oberfläche 4 außen liegt und zylindrisch ist. In Durchströmrichtung F des gasförmigen
Mediums gesehen, zeigt der poröse Körper 1 einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt 7,13,
an den sich einstückig ein rechteckförmiger Querschnitt 17 anschließt. Der Teil 17 mit rechteckförmigem
Querschnitt hat eine geringere Höhe als der Teil 7,13 mit dreieckigem Querschnitt. Die Wandstärke
des dreieckigen Querschnitts 7,13 ändert sich stetig von einem Maximalwert bis zu einem Minimalwert. Der poröse Körper 1 kann als ein Hohlzylinder
betrachtet werden, dessen Wandstärke anschließend an einen konstanten Bereich, der dem Ausgang des
Druckreduzierventils zunächst liegt, bis zu einem Maximalwert zu- und dann bis auf den Wert Null
abnimmt. Der durch den porösen Körper 1 begrenzte Hohlraum zwischen dem Maximalwert der Wandstärke
und dem Wert Null ist mit einem Führungskörper 10 ausgefüllt, der dichtend am porösen Kör-
per 1 anliegt. Die hochdruckseitige, abdeckbare Oberfläche 4 des porösen Körpers 1 wird, im Schnitt
gesehen, aus der in Fluchtlinie miteinander liegenden längsten Seite des dreieckigen Querschnitts 7,13
und der äußeren Längsseite des rechteckigen Quer-Schnitts 16 gebildet. Die Innenfläche 19 des porösen
Körpers 1 ist eine Drehfläche, bei der im Teil 16 mit rechteckförmigem Querschnitt die Wandstärke
genau konstant ist und sich im Teil 13 mit dreieckförmigem Querschnitt stetig ändert. Der poröse
Körper 1 weist eine querliegende innere Trennwand 20 auf, die zwischen den Teilen mit dreieckförmigem
Querschnitt 13 und 7 liegt; der poröse Körper 1 wird beispielsweise während seiner Herstellung durch
Sinterung mit einer profilierten Kappe 21 fest verbunden, die keine Unstetigkeiten an der Oberfläche
aufweist und den vollen Führungskörper 10 bildet, der den im Querschnitt dreieckigen Teil 7 des porösen
Körpers 1 begrenzt. Der Körper 1 ist an seinem anderen Ende an einer Hülse 22 angesintert, die
durch ein geeignetes Mittel am Gehäuse bzw. der Rohrleitung 23 des Druckreduzierventils befestigt ist.
Das Gehäuse 23 hat an beiden Enden je einen Außenflansch 24 und 25, die zur Verbindung mit
Kanälen auf der Hochdruckseite und der Niederdruckseite bestimmt sind. Dieses Gehäuse 23 begrenzt
eine um den porösen Körper 1 herum liegende Kammer 26, die durch den porösen Körper 1
hindurch mit einer inneren Leitung 27 verbindbar ist, die zum niederdruckseitigen Kanal führt, während
die Kammer 26 mit dem hochdruckseitigen Kanal unmittelbar verbunden ist.
Zur Veränderung des Durchgangsquerschnitts des porösen Körpers 1 ist ein Verschlußorgan vorgesehen,
das im dargestellten Beispiel durch einen Kolbenschieber 28 gebildet wird, der gleitbar einerseits
in einer Bohrung 29 des Gehäuses 23 und andererseits auf dem porösen Körper 1 und seiner hülsenförmigen
Verlängerung 22 montiert ist. Das freie Ende 30 des Kolbenschiebers 28 trennt in der Gehäusebohrung
29 die hochdruckseitige Kammer 26 von einer Steuerkammer 31, die über einen Anschluß
mit einer Druckmittel- bzw. Hilfsarbeitsmittelquelle, z. B. unter Zwischenschaltung eines Steuerelements
32, verbunden ist. Zur Abdichtung des rohrförmigen Kolbenschiebers 28 sind ringförmige Dichtungen
33 vorgesehen. Diese sind am abgesetzten ringförmigen Ende 30 des Steuerkolbens 28 vorgesehen und
liegen an der Bohrung 29 und dem porösen Körper 1 dichtend an, um Verluste des hochdruckseitigen
gasförmigen Mediums und des Steuerdruckmittels zu vermeiden. Außerdem sind im Gehäuse 23 und in
der Hülse 22 zwei weitere Ringdichtungen 33 vorgesehen, die am rohrförmigen Teil 34 des Kolbenschiebers
28 dichtend anliegen und Verluste am niederdruckseitigen Medium und am Steuerdruckmittel
vermeiden.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 kann
das Verschlußorgan auch durch ein dehnbares Rohr aus elastischem Material gebildet werden, das den
porösen Körper 1 umgibt und dessen hochdruckseitiger Rand am Gehäuse 23 und dessen unterer
Rand auf der Hülse 22 des porösen Körpers 1 befestigt sind. Bei dieser Variante hat der Druck des
hochdruckseitigen Mediums die Tendenz, dieses dehnbare Rohr gegen die Bohrung 29 zu drücken
und es vom porösen Körper 1 zu entfernen, während der Druck des Steuerdruckmittels bestrebt ist, das
erwähnte Rohr gegen den porösen Körper 1 zu drücken. So kann man durch Variation des Druckes
des Steuermittels mit Hilfe der Steuerzelle den Durchgangsquerschnitt des porösen Körpers 1 verändern.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel, das an Hand von F i g. 2 erläutert wird, ist der poröse Körper 2
durch einen im wesentlichen rohr- bzw. zylinderförmigen Teil gebildet, dessen hochdruckseitige
Oberfläche 5 innen liegt und durch eine zylindrische Wand begrenzt ist. Der poröse Körper 2 kann während
seiner Herstellung durch Sinterung mit einem innen konischen, außen zylindrischen Ring 35 steti-
ger Oberfläche verbunden werden, der einen vollwandigen Führungskörper 11 bildet und mit seiner
konischen Innen-Oberfläche die dem rechteckigen Querschnitt 17 abgewandte Seite des dreieckigen
Querschnitts 8,14 des porösen Körpers 2 abdichtet. Das freie Ende des Teils 17 mit rechteckigem Querschnitt
sitzt oder liegt dicht auf einem Gegenflansch
36, der mittels Schraubenbolzen 50 an einem Flansch 37 des Ventilgehäuses 38 befestigt ist und den porösen
Körper 2 über den Ring 35 gegen eine Innenschulter 39 des Gehäuses 38 hält. Ein Dichtungsring
40 ist zwischen der Innenwand des Gehäuses 38 und der zylindrischen Außen-Oberfläche des Führungskörpers 11 vorgesehen. Das Ventilgehäuse 38 weist
außerdem zwei andere Flansche 41 und 42 auf, von denen der eine (41) zur Verbindung einer in den
porösen Körper 2 einmündenden Leitung 43 mit einem hochdruckseitigen Kanal und der andere (42)
zur Verbindung einer ringförmigen den porösen Körper 2 teilweise umgebenden Kammer 44 dient,
die an einen niederdruckseitigen Kanal angeschlossen ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die innere zylindrische Oberfläche 5 von dem zu
entspannenden und in Richtung des Pfeils F strömenden Gas beaufschlagt. Auch hier zeigt der Teil
17 des porösen Körpers 2 einen Bereich konstanter Wandstärke am niederdruckseitigen Ende des Gehäuses
38. An diesen Teil 17 schließt sich einstückig der Teil 8,14 an, dessen Wandstärke in Richtung
auf das dem Führungskörper 11 benachbarte Ende des porösen Körpers 2 zuerst etwas schwach exponential
bis zu einem Maximalwert anwächst und dann linear auf den Wert Null an dem Führungskörper
11 zugeordneten Ende des porösen Körpers 2 abnimmt.
Das Verschlußorgan des porösen Körpers 2 könnte wie vorstehend erwähnt durch einen Kolbenschieber
gebildet werden; beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist es aber beispielsweise durch eine rohrförmige
Hülse bzw. Membran 45 aus elastischem Material gebildet, die innerhalb des porösen Körpers
2 angeordnet und nach Art eines Handschuhfingers einwärts gestülpt ist. An einem ihrer als
Ringwulst 46 ausgebildeten Enden ist die Hülse 45 in der Nähe des Teiles 17 mit rechteckigem Querschnitt
zwischen dem Gegenflansch 36 und einem Flansch 47 eines dichten Gehäuses gehalten, dessen
Innenraum über eine Rohrleitung 49 mit der Hochdruckseite des Ventils verbunden ist. Die Flanschen
37, 36 und 47 sind mittels der Bolzen 50 aneinandergeschraubt, wobei eine Dichtungsscheibe 51 zwischen
den Flanschen 37 und 36 eingefügt ist, um die ringförmige niederdruckseitige Kammer 44 nach
außen abzudichten. An ihrem anderen, innen liegenden Ende ist die rohrförmige Stülphülse bzw. Membran
45 durch einen Deckel 52 abgeschlossen, der durch ein geeignetes Mittel mit einem Steuergestänge
53 gekuppelt ist. Dieses durchquert abgedichtet den Boden des Gehäuses 48 und wird in
an sich bekannter Weise durch ein Steuerorgan betätigt. Der nicht zurückgebogene Teil 45 α und der
zurückgebogene Teil 45 b der Hülse bzw. Membran 45 werden durch eine Schraubenfeder unter Spannung
gehalten, die am Boden des Gehäuses 48 und am umgestülpten Ende 45 c, das die Hülsenteile 45 a
und 45 b verbindet, abgestützt ist. Die Rückstellfeder kann durch einen Überdruck im Gehäuse 48 in
bezug auf den hochdruckseitigen Druck ersetzt werden. In jedem Fall ist der nicht rückgeführte Teil
45 α der Hülse 45 fest gegen die innere Oberfläche 5 des porösen Körpers 2 gedrückt, denn der Druck
im Gehäuse 48 (der gleich oder höher als der hochdruckseitige Druck sein kann) überwiegt zur Zeit
seiner Einwirkung auf den Teil 45 α gegenüber dem, der auf der Hochdruckseite im Hohlraum 43 des
porösen Körpers 2 herrscht.
ίο Somit wird bei Verstellung des Steuergestänges 53
die Länge des eingestülpten Teiles 45 b verändert, und zwar im selben Maße und in entgegengesetzter
Richtung wie die Längenänderung des nicht eingestülpten Teiles 45 a. Infolgedessen kann man durch
dieses Mittel den Durchströmquerschnitt des porösen Körpers 2 regeln.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 hat der poröse Körper 3 die Grundrißform
einer genau rechteckigen Scheidewand, deren hochdruckseitige Oberfläche 6 eben und rechtwinklig zur
Strömungsrichtung F angeordnet ist. Die poröse Scheidewand 3 kann, wie in den vorangegangenen
Beispielen, während ihrer Herstellung durch Sinterung mit einer an der Einbaustelle des porösen Körpers
3 durchbrochenen Platte 12, 54 fest verbunden werden, die zwischen den Flanschen 55 und 56 der
hochdruck- bzw. niederdruckseitigen Kanäle angeordnet ist.
Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen weist auch hier der poröse Körper 3 einen Teil 9,
15 mit im wesentlichen dreieckigem Querschnitt und einen sich daran einstückig anschließenden Teil 18
mit rechteckigem Querschnitt auf, der von geringerer Höhe als der Teil 9,15 mit dreieckigem Querschnitt
ist. Die von einem Verschlußorgan 57 abdeckbare, hochdruckseitige Oberfläche 6 des porösen Körpers 3
besteht ebenfalls bei diesem Ausführungsbeispiel aus der in Fluchtlinie miteinander liegenden längsten
Seite des dreieckigen Querschnitts 9,15 und einer Längsseite des rechteckigen Querschnitts 18, wobei
die dem rechteckigen Querschnitt 18 abgewandte Seite des dreieckigen Querschnitts 9,15 und die
kurze Seite des rechteckigen Querschnitts durch die Innenwand der Ausnehmung in der Platte 54 abgedichtet
sind.
Das Verschlußorgan wird durch eine biegsame Materialbahn bzw. abrollbare Membran 57 aus elastischem
Material gebildet, die an der hochdruckseitigen Oberfläche 6 unter der Einwirkung des dort
herrschenden Drucks abgestützt ist und in Richtung der Breite etwas über diese hinausragt. In Fig. 4
ist die Materialbahn 57 vom porösen Körper 3 abgehoben dargestellt. An einem ihrer Enden 58 ist die
Materialbahn oder Membran 57 durch ein geeignetes Mittel auf der Platte 12, 54 befestigt, und zwar in
der Nähe des Teils 18 mit rechteckigem Querschnitt.
Um die Eintrittsfläche in den porösen Körper 3
zu verändern, die diese Materialbahn 57 mehr oder weniger freigibt, kann man das freie Ende 60 der
Materialbahn um sich selbst zurückrollen oder abwickeln. Zu diesem Zweck ist das freie Ende 60 der
Materialbahn 57 mittels eines Bügels 61 mit einer Steuerstange 62 verbunden. Die Materialbahn 57
bildet in der Zone, welche den gegen die Oberfläche 6 abgestützten Teil mit dem nicht abgestützten
Teil verbindet, eine abgerundete umgeschlagene Falte 63, welche das Abheben der Materialbahn 57
von der Oberfläche 6 erleichtert.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 wird das Gehäuse des Druckreduzierventils durch
drei Platten 54, 64 und 65 gebildet, die zwischen den mit Klemmen versehenen Flanschen 55 und 56
gegeneinandergedrückt werden. Die Platte 64 besitzt eine Aussparung 66 geeigneter Form zur Aufnahme
und Abwicklung der Materialbahn oder Membran 57. Das Steuergestänge 62 erstreckt sich
in die Aussparung 66 und kann an dem Steuerorgan befestigt werden. Dieses Gestänge 62 kann außerdem
mittels der Leisten 67 geführt werden. Die Materialbahn 57 kann durch ein selektiv arbeitendes Verschlußorgan,
beispielsweise durch einen Steuerschieber, ersetzt werden, der unter der Wirkung des
Druckes des Strömungsmediums gegen die Scheidewand 3 gedrückt wird, wobei der Reibungskoeffizient
dieses Schiebers so gering wie möglich sein muß, damit die durch das Steuerorgan ausgeübte Verstellkraft
vermindert wird.
Die Verschiebung des Verschlußorgans 28, 45, 57 erfolgt immer so, daß zuerst der dreieckige Querschnitte
(7,13; 8,14; 9,15) des porösen Körpers 1,2,3
und erst nachher sein rechteckiger Querschnitt 16, 17,18 abgedeckt wird. Soll das Strömungsmedium
unter hoher Geschwindigkeit stark entspannt werden, so wird nur der dreieckige Querschnitt (7, 13; 8, 14;
9,15) des porösen Körpers 1, 2, 3 abgedeckt bzw. freigegeben. Die Durchströmung des porösen Körpers
1,2,3 mit einem gasförmigen Medium führt im porösen Körper zum Aufbau von Isobarenflächen,
die alle von der freien Randzone des Verschlußorgans ausgehend zur abgedichteten Seite des
dreieckigen Querschnitts führen. Dabei bildet sich die Isobarenfläche geringsten Ausmaßes im Inneren
des porösen Körpers, genauer gesagt, des dreieckigen Querschnitts aus. Diese Isobarenfläche geringsten
Ausmaßes stellt einen Engpaß für das Strömungsmedium dar, so daß an dieser Stelle das Medium
gegebenenfalls mit Schall- bzw. Überschallgeschwindigkeit fließt. Dadurch entsteht eine örtlich begrenzte
Schallquelle. Da diese im Inneren des porösen Körpers liegt, werden die von ihr ausgehenden Schallwellen
durch die benachbarten Schichten des porösen Körpers zuerst gedämpft und schließlich ganz unterdrückt,
so daß das Druckreduzierventil wirklich geräuschlos arbeitet.
Soll das Strömungsmedium unter geringer Geschwindigkeit nur wenig entspannt werden, so wird
auch der rechteckige Querschnitt 16,17,18 des porösen
Körpers 1, 2, 3 vom Verschlußorgan 28, 45, 57 abgedeckt bzw. freigegeben. Dabei durchströmt das
Medium vorzugsweise den rechteckigen Querschnitt des porösen Körpers, weil der dreieckige Querschnitt
dem Medium infolge seiner größeren Wandstärke einen höheren Widerstand entgegensetzt. Durch
Veränderung der Stellung des Verschlußorgans im Bereich des rechteckigen Querschnitts kann die
Durchflußmenge des Mediums geregelt werden, ohne daß dabei seine Entspannung wesentlich beeinflußt
wird. Der Bereich zur Regelung der Entspannung und der Durchflußmenge des Strömungsmediums
liegt in der Übergangszone zwischen dem dreieckigen und dem rechteckigen Querschnitt des
porösen Körpers. Im Bereich der abgedichteten Seite des dreieckigen Querschnitts ist wiederum
nur eine Durchflußmengenregelung möglich, wobei hier allerdings das Medium stark entspannt.
Claims (10)
1. Geräuschlos arbeitendes Druckreduzierventil für gasförmige Medien mit einem in einem rohrförmigen
Abschnitt angeordneten porösen Körper unterschiedlicher Dicke, der den ganzen Durchgangsquerschnitt
im rohrförmigen Abschnitt einnimmt und dessen hochdruckseitige Oberfläche durch ein bewegliches Verschlußorgan abdeckbar
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper (1; 2; 3) in Durchströmrichtung
einen im wesentlichen dreieckigen Querschnitt (7, 13; 8,14; 9,15) und einen sich einstückig daran
anschließenden, rechteckigen Querschnitt (16; 17; 18) von geringerer Höhe als der des dreieckigen
Querschnitts aufweist, wobei die hochdruckseitige, abdeckbare Oberfläche (4; 5; 6) des porösen
Körpers aus der in Fluchtlinie miteinander liegenden längsten Seite des dreieckigen Querschnitts
und einer Längsseite des rechteckigen Querschnitts besteht und die dem rechteckigen
Querschnitt abgewandte Seite des dreieckigen Querschnitts abgedichtet ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper (1; 2; 3) eine
von einem Maximalwert zu einem Minimalwert sich stetig ändernde Wandstärke aufweist und
auf der Hochdruckseite mit einem bewegbaren Verschlußorgan (28; 45; 57) an sich bekannter
Art versehen ist, das mit einem selbsttätigen Steuerelement (32; 53; 62) verbunden ist.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper (1) äußerlich
die Gestalt eines Zylinders aufweist, der gleichachsig mit der vom gasförmigen Arbeitsmittel
durchströmten Rohrleitung (23) angeordnet ist und dessen äußere Oberfläche (4) von dem zu
entspannenden Gas beaufschlagt wird, wobei die Zylinderwandstärke anschließend an einem konstanten
Bereich (16) bis zu einem Maximalwert zu- und dann bis auf den Wert Null abnimmt,
und das Innere des Zylinders zwischen dem Maximalwert der Wandstärke und dem Wert
Null mit einem Führungskörper (10) ausgefüllt ist.
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper (2) innen zylindrisch
gestaltet ist, wobei die innere Oberfläche (5) von dem zu entspannenden Gas beaufschlagt
wird und die Wandstärke von einem konstanten Bereich (17) am einen Ende des Zylinders bis zu einem Maximalwert anwächst
und dann linear bis auf den Wert Null am anderen Ende des Zylinders abnimmt, wobei an
diesem Ende eine konische Außen-Oberfläche vorgesehen ist, die von einem nicht porösen,
beliebigen Körper (11) bedeckt ist.
5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Körper (3)
aus einer Zwischenwand besteht, die in der Leitung für das gasförmige Arbeitsmittel angebracht
ist, und eine auf der Hochdruckseite ebene Oberfläche (6) sowie eine veränderliche Wandstärke
besitzt, die längs eines bestimmten Durchmessers der Leitung von einem konstanten Bereich (18)
bis zu einem Maximalwert zu- und dann linear bis auf den Wert Null abnimmt, wobei sich eine
schräge Fläche ergibt, die mit einem beliebigen, nicht porösen Körper (12) abgedeckt ist.
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6. Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan
(28; 45; 57) aus einem Schieber besteht, der hochdruckseitig gegenüber der Oberfläche (4; 5; 6)
des porösen Körpers (1; 2; 3) verschiebbar ist.
7. Ventil nach den Ansprüchen 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan
aus einem Kolbenschieber (28) besteht, der gleitbar zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche
(4) des porösen Körpers (1) und der Bohrung (29) des Gehäuses (23) angeordnet und mittels
eines unter Druck stehenden Hilfs-Arbeitsmittels betätigbar ist.
8. Ventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußorgan
aus einer Membran (45,57) aus elastischem Werkstoff besteht, die hochdruckseitig an der
Oberfläche (4, 5, 6) des porösen Körpers (1, 2, 3)
anliegt, und durch ein Steuerorgan (53, 62) von ihr abgehoben werden kann.
9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Membran aus einer
rohrförmigen Hülse (45) besteht, deren eines Ende (46) in der Nähe des Teils des porösen
Körpers (2) mit konstanter Wandstärke (17) befestigt und deren anderes Ende (45 b) einwärts
stülpbar ist und unter der Einwirkung eines Steuerorgans (53) steht.
10. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Membran aus einer
biegsamen Materialbahn (57) besteht, deren eines Ende (58) in der Nähe des konstanten Wandstärkenbereichs
(18) des porösen Körpers (3) befestigt und deren anderes Ende (60) mittels eines
Steuerorgans (62) in Abdeckrichtung zurückrollbar ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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---|---|---|---|
FR941384A FR1370206A (fr) | 1963-07-13 | 1963-07-13 | Nouveau détendeur silencieux |
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Family Applications (1)
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DE1450569A1 (de) | 1968-12-05 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |