DE1648038A1 - Messregelventil - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Meßregelventil für
Durchflußmengenregelung mit einer zwischen einer Eintrittsund einer Auetritteöffnung liegenden hohlen durchgehenden
Öffnung, in welcher dem Differenzdruck ausgesetzte, verschiebbare und unter Federdruck stehende Ventilinnenteile
vorhanden sind, die durch den Federdruck stromaufwärts gedrückt werden. Das Regelventil soll Druckschwankungen ausgleichen, j.-
Es sind bereits Anstrengungen unternommen worden, um wirkungsvolle und empfindliche Meßregelventile für die Regelung
einer konstanten Austrittsflußmenge von Flüssigkeiten, unabhängig von den Schwankungen des Eingahgedruckes, zu schaffen*
Hierbei mußten erhebliche Streuungen in Kauf genommen werden· Der Hauptgrund für diesen Mangel kann darin zu suchen
- 2. - ' '
1 0 9 8 2 7 10 2 S 9
Heue Unterlagen\»$% f Afc.2 Nr. l'**8 do.Anderungegee. ν,4S.1M»
sein, daß ein Meßregelventil keine lineare Durchfluß-Charakteristik erzielt. Ein Meßregelventil reduziert nicht
nur den Wirkungsgrad des Durchflusses, es zeigt auch eine schwankende Regelcharakteristik· Das ist eine Folge der
sehr komplizierten Ventildurchgangs-Querschnitte bekannter Ventile· Zu diesen gehören die in den US-Patentschriften
Nr. 2 46o 647ι 2 5o8 793t 2 554 79o, 2 6o7 369 und 2 762
beschriebenen Ventile·
Die Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß
die Ventil innenteile in der gerade ausgeführten Öffnung aus zumindest einem Hohlkolben und einem Nadelbauteil bestehen,
wobei die stromaufwärts gerichtete Spitze des Nadelbauteils "' mit einer Drosselzone zusammenwirkt·
Hierdurch wird ein Meßregelventil geschaffen, das eine sehr
konstante. Durchflußrate an der Ausgangsseite des Ventils mit einem sehr hohen Wirkungsgrad liefert, unabhängig von
den möglichen Druckschwankungen des Eingangsdruckes und unter entsprechend stabilisierten Betriebsbedingungen und außerdem mit einem bedeutend einfacheren Aufbau des Ventils·
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beigefügten
Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
■* Erfindung dargestellt ist:
Es zeigen:
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der inneren Teile
des Ventils,
Fig· 3 ein Diagramm, in dem die Drosselfläche an der
Droaseizone des Meßregelventils über die zeit»
■■■■'■;..■' .-.-.■■■' - 3 -
109822/0259
■ί:·5· weiligen und verschiedenen Differenzdrücke
: aufgetragen sind, die zwischen Eingang und ' 'Ausgang des Ventils auftreten, und^si-
Figi ;4 -.ein Diagramm, in welchem die Durchflußmenge,
' -; ausgedrückt in Prozenten der berechneten kon-
*v ; ' : stanten Durchflußmenge, über die zeitweiligen
und verschiedenen Differenzdrücke zwischen Eingang und Ausgang des Meßregelventils aufgetragen
ist. -":"
Ein Ventilgehäuse Io, das beispielsweise aus Guß oder Stahl
hergestellt sein kann, umfaßt einen zylindrischen, durch- g
bohrten Hauptkörper 11 und Flansche 12 und 13· Das Gehäuse " läßt sich in eine Rohrleitung einsetzen, in der eine beliebige
Flüssigkeit, wie Wasser oder ähnliches, gefördert wird· In Fig. 1 ist die Richtung des Durchflusses durch den Pfeil
X angezeigt. Das Ventilgehäuse Io ist konzentrisch geformt
und mit einer axialen Durchbohrung 14, einer Eintrittsöffnung
l4a und einer Austrittsöffnung 14b versehen. Der die
Flüssigkeit befördernde Teil der Rohrleitung ist an der Eingangsöffnung
l4a und der Ausgangsöffnung l4b angeschlossen und wird durch strichpunktierte Linien 15 und 16 schematisch
dargestellt. .
In der Wand der Durchbohrung 14 ist in geringem Abstand von jj
der Eintrittsöffnung l4a am Rand eine Hohlkehle 17 angebracht,
die einen Sprengring 18 aufnimmt, der als Anschlag für einen Hohlkolben 2o dient. Dieser ist in der Durchbohrung
14 verschiebbar angebracht.
Die Bohrung des Hohlkolbens 2o ist abgesetzt und besteht aus
einer reduzierten Eintrittsöffnung 2oa und e(iner Hauptbohrung
2ob, in der eine Feder 21 untergebracht ist. Wenn der
Kolben 2o in seiner Ruhestellung 1st, wie es Fig. 1 zeigt,
so wird er durch die Feder 21 gegen den Sprengring 18 gedrückt.
Ein verschiebbarer Hohlzylinder 22 mit einem nach innen
gerichteten Kragen 22a ist zwischen Eintritts- und Austritteöffnung in der Durchbohrung 14 angebracht, wobei
. die Feder 21 am Kragen 22 anliegt.
Ein Nadelbauteil 24 weist eine durchlöcherte Kreisscheibe 24a und eine geschoßähnliche Kadel 24b auf· Die Kreis scheibe kann
mit einer Vielzahl von Löchern versehen werden; im gezeigten Beispiel sind es insgesamt vier Löcher. Zwischen dem Hohlzylinder 22 und der Kreisscheibe 2j|a befindet sich eine Druckfeder 23« die nachgiebig gegen die Elemente 22 und 24 a gepreßt ist, wodurch die Kreisscheibe 24a in kraftschlüssiger
Verbindung Bit einem im Inneren des Gehäusekörpers ange-™ brachten Ringflansch l4c steht, der sich in geringem Abstand
von der Austrittsöffnung 14b befindet,
Das spitze, gegen den Strom gerichtete Ende der Nadel 24b befindet sich normalerweise innerhalb des Bereichs der reduzierten Eintrittsöffnung 2oa des Kolbens 2o. Eine ringförmige
Drosselzone 3o ist konzentrisch über der Längshauptachse in
der Durchbohrung 14 angeordnet· Es kann auch vorkommen, daß sich das spitze Nadelende stromabwärts etwas außerhalb der
reduzierten Eintrittsöffnung 2oa befinden kann. Ändert sich in dar Eintrittsöffnung l4a der Eingangsdruck der Flüssigkelt i« Rohr 15 zwischen 0,5 - Io kp/cm (siehe Fig· 4) so
fe wirkt dieser Flüssigkeitsdruck gegen das stromaufwärts liegende Ende des verschiebbaren Hohlkolbens 2o, der dadurch
eine gewisse Strecke in Richtung stromabwärts gegen die Kräfte dar Federn 21 und 23 verschoben wird· Je nach Größe des
auftretenden Differenzdruckeβf der sich aus der Differenz
zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck ergibt, wird die
Größe der Drosselfläche in der Drosselzone 3o geregelt, wie
aus Diagramm in Fig. 3 ersichtlich. Im vorliegenden Fall bewegt sich der Hohlzylinder 22 stromabwärts, und zwar dann
über die halbe Strecke, die der Kolben 2o zurücklegt, wenn
die Federn 21 und 23 gleich stark dimensioniert sind.
- 5 -109822/0259
Nach dem Durchgang der Flüssigkeit durch die so bestimmte
Drosselfläche in der Zone 3o fließt die Flüssigkeit durch
die Hauptdurchbohrung, die um die geschoßähnlich ausgebildete Nadel 24b und im Ventilkörper 11 liegt. Dann strömt die
Flüssigkeit durch die Öffnungen 2Ac, die den Strom aufteilen, der anschließend wieder in der reduzierten Durchtrittsöffnung i4c, die durch den Ringflansch begrenzt wird,
zusammengeführt wird, und gelangt durch die Austrittsöffnung lkh in das Rohr 16.
im wesentlichen gerade und stromlinienförmig ausgebildet.
ten Meßwirkung bei, wie aus Fig. 4 gefolgert werden kann.
Obwohl dies aus der Zeichnung nicht ersichtlich ist, können
unter gewissen Bedingungen der Hohlzylinder 22 und die Feder 23 weggelassen werdet», wenn eine stärkere und langer
ausgebildete Feder die Feder 21 ersetzt. Die in Fig. 4 voll
ausgezogene Leistungskurve entspricht jener, die mit dieser
vereinfachten und abgewandelten Ausführungsform erhalten
wird, während die erste Ausführungsform, wie sie in Figuren 1 und 2 dargestellt ist, eine Leistungskurve ergibt,
die in Fig. 4 gestrichelt eingezeichnet ist. Die Verwendung des vereinfachten Meßregelventile liefert eine merkliche
Reduzierung der Durchflußmenge bei Absinken der Differenz- |
drücke. Diese Wirkung ist der Tatsache zuzuschreiben, daß ein kleinerer Differenzdruck eine bedeutend größere Änderung der Drosselfläche in der Drosselzone bewirkt.
Nachstehend wird die Funktionsweise-mathematisch erläutert.
Um die gewünschte vorbestimmte konstante Durchflußmenge unabhängig von möglicherweise auftretenden Eingangsdruckschwankungen zu erzielen, ist es nur notwendig, automatisch
die Größe der Drosselöffnung in der DrossβIzone in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsdruck
109822/0259
der Flüssigkeit zu regeln. Die Drosselzone kann als Blende
aufgefaßt werden, und es haben daher folgende Formeln Gültigkeit:
Q = C1A1 >/2g ht
= C2A2 \/2«h2
2 A4 i A_ stellen zwei verschiedene Drosselflächen in cm dar;
nl* n2 sin<^ die dazugehörigen Staudruckhöhen in cm;
2 g ist die Gravitätionskonstante in 980 cra/aec .
c yag h
C2 sf 2g h^
Die Größen C4. CnI A4. h4 sind für die Anfängsbedingungen
X 6 .ll X
Konstanten und können zu einer einzigen Konstanten C zusammengefaßt werden» womit die Gleichung (1) die Form
A2 = ——
(2)
erhält.
Wird diese Beziehung graphisch dargestellt« so ergibt sich
eine zur in Fig· 3 abgebildete ähnliche Kurve.
■- 7-
109827/0259
Bei Betrachtung dieser Kurve ist ersichtlich, daß die notwendige
Änderung der Drosselfläche bei niedrigerem Differenzdruck bedeutend höher sein muß, als die Änderung bei
höherem Differenzdruck· In der ersten Ausführungsform
(siehe Fig. 1 und Fig. 2) ist eine der beiden Federn 21,
23, vorzugsweise die Feder 23» schwächer dimensioniert als die Feder 21, um den zuvor erwähnten Betriebsbedingungen
bei niedrigerem Differenzdruck zu genügen· Erst nachdem die schwächere Feder beträchtlich zusammengedrückt wurde, kann
die Feder 21 auf den höheren Differenfcdruck ansprechen. Der
Einfachheit halber wurde bei der obigen Beschreibung angenommen,
daß beide Federn 21 und 23 gleich stark seien. Der Beginn des Regelbereiches ist erreicht,wenn sich der Hohlzylinder
22 und die Kreisscheibe 24a berühren.
Selbst bei der Verwendung des vereinfachten Aueführungsbeispieies,
bei dem nur eine einzelne Feder benutzt wird, können die Anforderungen weitgehend erfüllt werden, wie die
in Fig. k voll ausgezogene Leistungskurve zeigt.
Ansprüche:
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Claims (1)
- Ansprüche1. Meßregelventil für Durchflußmenregelung mit einer zwischen einer Eintritts- und einer Auetritteöffnung liegenden höhlen durchgehenden Öffnung« in welcher dem Differenzdruck ausgesetzte, verschiebbare und unter Fβderdruck stehende Ventilinnenteile vorhanden sind, die durch den Federdruck stromaufwärts gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilinnenteile in der gerade ausgeführten Öffnung aus zumindest einem Hohlkolben (2o) und einem Nadelbauteil (24) bestehen, wobei die stromaufwärts gerichtete Spitze des Nadelbauteile (24) mit einer Droseelzone (3o) zusammenwirkt·2. Meßregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekenhzeichn e t , daß das Nadelbauteil (24) aus einer geschoßähnlichen Nadel (24b) besteht, die auf einer stromabwärts gelegenen, durchlöcherten Kreisscheibe (24a) koaxial aufgesetzt ist*3· Meßregelventil nach Ansprüchen 1 und 2, dadurchg β k e η η ζ ei c h η e t , daß sich eine Feder (23)zwischen der Kreisacheibe (24a) und dem Hohlkolben (2o) abstützt.4» Meßrege!ventil nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwe i Hohlkolben vor» gesehen sind, wobei sieh zwischen den beiden Hohlkolben (2o, 22) und zwischen de» der Kreisscheibe (24a) benachbarten Hohlkolben (22) und der Kreiseeheibe (24a) Federn (21, 23) erstrecken. *5· Meßregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß di© beiden Federn (21, 23)Neue Unterlagen (Art. 7 § 1 Abe. 2 Nr. 1 Satz S des Rnderungsges. ν.1098.22/0259.'unterschiedlich stark dimensioniert sind.6« Meßrege!ventil nach Anspruch 5» dadurch g e kennzeichne t , daß die Feder (23) zwischen Kreisscheibe (24a) und benachbartem Hohlkolben (22) schwächer dimensioniert ist als die Feder (21) zwischen beiden Hohlkolben (2o, 22).109822/0259
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