DE1650419A1

DE1650419A1 - Durchgangsventil fuer fluessige oder fliessfaehige Medien

Info

Publication number: DE1650419A1
Application number: DE19671650419
Authority: DE
Inventors: Myers Edward B
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1966-11-28
Filing date: 1967-11-25
Publication date: 1970-10-22
Also published as: US3403887A; FR1555743A; GB1151661A

Description

Prankfurt am Main,

HONEYWELL INC.
2701 Fourth Avenue South Minneapolis, Minn., USA

" Durchgangsventil für flüssige oder fließfähige Medien "

Die Erfindung betrifft ein Durchgangsventil für flüssige oder fließfähige Medien mit einem drehbaren, praktisch kugelförmigen Drosselorgan, welches eine Durchgangsöffnungaufweist. Aufgabe der Erfindung ist es, die Regelcharakteristik solcher Ventile zu verbessern.

Die Erfindung besteht darin, daß die Durchgangsöffnung an ihrem einen Ende V-förmig verengt ist.

Der Durchfluß zwischen den beiden Anschlußöffnungen des Ventils hängt jeweils von der Winkelstellung des Drosselorgans in bezug auf das Gehäuse ab. Geht man von einer Stellung aus, in der das Drosselorgan den Durchfluß voll-

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ständig sperrt, so läßt sich das Drosselorgan in einer solchen Richtung drehen, daß der anfängliche Durchfluß durch den Scheitelbereich der V-förmigen Verengung fließt und bei

ein weiterer Drehung des Drosselorgans allmählich/immer größerer Teil des V-förmig gestalteten Bereichs der Durchflußöffnung freigegeben wird, bis schließlich die gesamte Durchflußöffnung des Drosselorgans den Anschlußöffnungen des Gehäuses gegenübersteht. Ein wesentlicher Vorteil des Ventils gemäß der Erfindung besteht darin, daß die Zunahme des Durchflußquerschnitts im Anfangsbereich infolge der V-förmigen Verengung langsamer erfolgt als bei bekannten Ventilen der eingangs genannten Art, wodurch der das Ventil durchsetzende Strom, insbesondere im Bereich geringer Öffnung des Ventils, genauer gesteuert werden kann.

Die Form der Verengung braucht nicht genau geradlinig V-förmig sein, sondern der Scheitel kann beispielsweise abgerundet, und die Seiten können etwas gekrümmt sein, wodurch die Durchflußkennlinie in der gewünschten Weise beeinflußbar 1st.

Wenn eingangs von einem kugelförmigen Drosselorgan die Rede war, so soll hierunter selbstverständlich nur die Grundform verstanden werden, denn es ergeben sich einige unvermeidliche Abweichungen, beispielsweise im Bereich der Durchgangsöffnung und im Bereich der Befestigung des Drosselorgans an der zu

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seiner Verstellung dienenden Drehachse. Darüber hinaus können auch weitere Abweichungen durch den erforderlichen Abstand zwischen dem Drosselorgan und anderen Teilendes Ventils bedingt sein.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Durchgangsöffnung im wesentlichen zylindrisch und die V-förmige Verengung durch nach Innen geneigte Wandteile gebildet. Das Drosselorgan ist zweckmäßig um einen senktrecht auf der Achse der Durchgangsöffnung stehenden Durchmesser drehbar. Dabei liegt der Scheitel der V-förmigen Verengung in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in der durch den Kugelmittelpunkt gehenden, senkrecht auf der Drehachse stehenden Drehebene.

Das Drosselorgan ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so weit drehbar, daß der V-förmig verengte Endteil der Durchgangsöffnung wahlweise entweder mit der einen oder mit der anderen Anschlußöffnung des Ventilgehäuses zusammenwirkt. Mit dieser Möglichkeit braucht das Ventil im Fall einer Umkehr der Durchflußrichtung nicht umgebaut oder aus dem Leitungszug herausgenommen zu werden. Das Ventil wird vorzugsweise derart eingesetzt, daß die V-förmige Verengung auf der Eingangsseite des Ventils wirksam ist. Hierdurch erhält man eine weitgehend wirbelfreie Strömung sowohl bei kleinen als auch bei großen Durchtrittsquerschnitten. Die V-förmige Verengung ist also Jeweils dem Strom entgegengerichfeet.

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Zur Abdichtung der den Drosselkörper aufnehmenden Kammer gegenüber den Anschlußöffnungen des Gehäuses sind in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf der Eingangs- und der Ausgangsseite der Kammer im Bereich der Anschlußöffnungen ringförmige, elastische, am Drosselorgan anliegende Dichtungen im Ventilgehäuse befestigt. Es ist von Vorteil, wenn der Anpreßdruck Λ dieser Dichtungen an das Drosselorgan einstellbar ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierin zeigt

Figur 1 die Ansicht eines kugelförmigen Drosselorgans mit einer Durchgangsöffnung, deren Endteil V-förmig gestaltet ist,

Figur 2 einen Schnitt durch ein Ventil mit einem derartigen Drosselorgan,

Figur 5 einen Querschnitt durch dieses Ventil längs der Schnittlinie III - III,

Figur H- einen Schnitt durch das Drosselorgan längs der Linie IV - IV'in Figur 3,

Figur 5 die Abhängigkeit des Durchflußquerschnittes vom Schwenkwinkel des Drosselkörpers bei einem handelsüblichen und dem erflndungsgemäßen Ventil und

Figur 6 die Abhängigkeit des erforderlichen Drehwinkels des Drosselorgans vom Durchflußkoeffizienten k bei einem herkömmlichen und beim erfindungsgemäßen Kugelventil.

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Zunächst soll auf Figur 2 Bezug genommen werden» Das Ventilgehäuse 10 ist mit zwei Anschlußflanschen 12 und 14 versehen, die eine Anzahl von Öffnungen 16, 18, 20 und 22 aufweisen, zur Verbindung des Ventils mit ebenfalls geflanschten Anschlußrohren. Das Gehäuse 10 ist im wesentlichen symmetrisch zu einer rechtwinklig auf der Zeichenebene stehenden und die Linie III - III enthaltenden Ebene. Es sollen deshalb jeweils nur die in der linken Zeichnungshälfte wiedergegebenen Teile beschrieben werden und diejenigen, die im rechten Teil unterschiedlich zum linken sind.

Eine Anschlußöffnung 108 mündet in eine Kammer, welche das praktisch kugelförmige Drosselorgan 38 umschließt. Eine ringförmige Dichtung 26 erstreckt sich um die Eintrittsöffnung des Durchlasses 108 in die Drosselkammer. Die Dichtung besteht aus einem ersten ringförmigen Teil 28, der im Preßsitz in der Innenseite des Gehäuses gehalten wird. Ein zweiter, flexibler, I ebenfalls ringförmiger Teil JO wird vom ersten Teil 28 getragen und liegt mit seiner Umfangsflache 3^ an einer Fläche 36 des Drosselorgans an, sei es, daß sich dieses in der voll geöffneten Stellung gemäß Figur 2 oder in der völlig gesperrten Stellung befindet, in der der Durchlaß 108 mit dem entsprechenden Durchlaß 106 auf der Gegenseite des Gehäuses nicht in Verbindung steht. Die beiden Diehtungsteile 28 und 30 bilden eine Einheit und sind zusammengefügt durch einen Zwischenring 32 verringerter Dicke, der eine elastische Bewegung

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des Teils J5O gestattet. Ein ähnlicher Ring 26 liegt auf der Gegenseite des Drosselorgans an und ist in ähnlicher Weise befestigt. Anstatt direkt im Gehäuse befestigt zu sein, ist er mit Preßsitz auf dem inneren Ende eines ringförmigen Dichtungshalters 46 aufgesetzt. Dieser ist mit einer äußeren, umlaufenden Nut 48 versehen, in welche ein O-Ring 50 eingelegt ist und für eine flüssigkeitsdichte Anlage in der Bohrung 52 des Gehäuses sorgt. Ein Rohrgewinde 54 auf der Außenfläche des Dichtungshalters 46 ist in das Gewinde 56 der Bohrung 52·-.".. des Gehäuses 10 eingeschraubt. Durch ein in die beiden Sacklöcher 6o und 62 des Dichtungshalters 46 eingreifendes Werkzeug kann der Dichtungshalter bis zur gewünschten Tiefe in die Bohrung 52 eingeschraubt und hierdurch der Anpreßdruck der Dichtungen 26 an die Oberfläche defr Drosselorgans J>8 eingestellt werden.

Die beiden Dichtungen 26 bilden die einzige Lagerung für das Drosselorgan 3d. Die beiden Durchlaßöffnungen 106 und 108 haben im wesentlichen kegelstumpfförmigen Querschnitt und bilden so die beiden Enden eines zweiseitigen Trichters. Die Durchgangsöffnung 72 im Drosselorgan J>8 bildet den Hals dieses Trichters, sofern sich das Drosselorgan in der aus Figur 2 ersichtlichen Lage befindet. ,

Aus den Figuren 1, 2 und 4 ersieht man, daß der Querschnitt der Durchgangsöffnung 72 im wesentlichen zylindrisch ist, aber

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an dem einen Ende eine V-förmige Verengung aufweist. Diese Verengung ist nach außen gerichtet, d.h. der Scheitel des V zeigt von der Mittellinie der Durchlaßöffnung 72 weg. Die V-förmige Verengung wird durch nach Innen geneigte Wandteile der Durchlaßöffnung 72 gebildet, die sich umso weiter nach Innen erstrecken, je mehr man sich dem Ende der Durchgangsöffnung nähert, bis sie an der Außenfläche des Drosselorgans in Form der Kanten 7^ eine V-förmige Schnittlinie bilden.

Das Drosselorgan läßt sich aus der in Figur 2 ersichtlichen, einen unbeschränkten Durchgang zwischen den beiden Anschlußöffnungen 1θ8· und 106 bildenden Stellung in jede von zwei anderen Stellungen schwenken, in der praktisch beide Anschlußöffnungen 106 und 108 abgedichtet sind. Zu diesem Zweck ist im Oberteil des Drosselorgans 58 eine Ausnehmung 76 vorgesehen, in welche das eine Ende einer Ventilstange 79 hineinragt. Die Ausnehmung 76 ist mit einem Querschlitz 78 versehen, in den ein Stift 80 eingreift, der im Endteil der Ventilstange 79 frei drehbar gelagert ist. Auf diese Weise kann durch Drehen der Ventilstange 79 um ihre Achse das Drosselorgan 38 geschwenkt werden. Die Ventilstange 79 ragt durch ein ölimprägniertes Lager 82 in der Oberseite des Gehäuses 10 hindurch. Das Lager 82 ist mit Preßsitz in eine zylindrische Bohrung des Deckels 84 eingesetzt, der seinerseits unter Zwischenlage einer Dichtung 86 mit Hilfe mehrerer Deekelschraubeη 87, 88, und 90 auf einem Ansatz 92 des Gehäuses 10 befestigt ist.

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Ein O-Ring 94 wird vom Unterteil des Lagers 82 und einer Schulter 96 des Deckels 94- flüssigkeitsdicht gegen die Ventilstange 79 gepreßt. Eine Unterlegscheibe 98 liegt lose auf dem unteren Ende der Ventilstange 79 und verhindert den mechanischen Abrieb, der sonst zwischen dem Oberteil des Drosselorgans 38 und dem unteren Ende des Deckels 84 beim Drehen der Ventilstange und des Drosselorgans auftreten würde.

Ein Rohrstopfen 100 dichtet eine öffnung auf der Unterseite des Gehäuses ab. Durch diese öffnung können Ablagerungen des das Ventil durchströmenden Mediums im Raum zwischen der Unterseite 102 des Drosselorgans und der unteren Innenfläche des Gehäuses beseitigt werden.

Figur 2 zeigt in ausgezogenen Linien die Stellung des Drosselorgans, wenn das Medium das Ventil von rechts nach links durchfließt. Die V-förmige Verengung ist also dem Strom des Mediums entgegengerichtet. Figur 2 zeigt in gestrichelten Linien die Lage der Kanten 74, wenn der Strom in entgegengesetzter Richtung, also von links nach rechts, das Ventil durchfließt. Wie bereits erwähnt, ist bei stromaufwärts zeigender Verengung der Strom gleichförmiger als bei herkömmlichen Kugelventilen.

Figur 5 zeigt die Abhängigkeit des jeweiligen Durchlaiiquerschnlttes F vom Drehwinkel W des Drosselorgans, und zwar

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gestrichelt für ein herkömmliches Kugelventil und ausgezogen für das Kugelventil gemäß der Erfindung. Hierbei wird vorausgesetzt, daß beim erfindungsgemäßen Kugelventil die V-förmige Verengung auf der Eintrittsseite des Ventils wirksam ist. Die langsamere Vergrößerung des Durchlaßquerschnittes im Anfangsbereich ermöglicht beim Ventil gemäß der Erfindung eine genauere Steuerung des strömenden Mediums bei kleinen Durchlaßquerschnitten. Letztere sind beispielsweise in Quadratzoll angegeben.

Figur 6 gibt die Abhängigkeit des Durchflußkoeffizienten k vom Drehwinkel W des Drosselorgans wiederj und zwar wiederum gestrichelt für ein herkömmliches Kugelventil und ausgezogen für das Ventil gemäß der Erfindung. Auch hier wird wiederum die verbesserte Regelbarkeit des Ventils gemäß der Erfindung im Anfangsbereich augenfällig. Wie man sieht, muß beispielsweise beim Ventil gemäß der Erfindung der Drosselkörper um 4o° gedreht werden, ehe er denselben Durchfluß freigibt, wie es bei* Drehung eines herkömmlichen Drosselorgans um 53° der Fall ist.

Die schräg laufenden Kanten 7²^ des Drosselorgans 38 führen in Verbindung mit den Dichtungen 26 zu einer Abscherwirkung, welche den Strom fließfähiger oder breiiger Medien, beispielsweise von Papier- oder Zellstoffbrei, oder von Flüssigkeiten

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höherer Viskosität, wie beispielsweise Melasse und Rohöl, besonders sauber abzusperren gestattet.

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Claims

- li - Patentansprüche

1. Durchgangsventil für flüssige oder fließfähige Medien

mit einem drehbaren, praktisch kugelförmigen Drosselorgan, welches eine Durchgangsöfi'nung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung an ihrem einen Ende V-förmig verengt ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (72) im wesentlichen zylindrisch ist und die V-förmige Verengung durch nach innen geneigte Wandteile (7^) gebildet wird.

j5. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Drosselorgan (58) um einen senkrecht auf der Achse der Durchgangsöffnung (72) stehenden Durchmesser drehbar ist.

4. Ventil nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der Scheitel der V-förmigen Verengung (74) in der durch den Kugelmittelpunkt gehenden, senkrecht auf der Drehachse stehenden Drehebene liegt.

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5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselorgan (58) so weit drehbar ist, daß der V-förmig verengte Endteil (7²O der Durchgangsöffnung (72) wahlweise entweder mit der einen oder der anderen Anschlußöffnung (IO6, IO8) des Ventilgehäuses (10) zusammenwirkt.

6. Anwendung eines Ventils nach den vorangehenden Ansprüchen, W dadurch gekennzeichnet, daß die V-förmige Verengung auf der Eingangsseite des Ventils wirksam ist,

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Eingangs- und der Ausgangsseite einer das Drosselorgan (J>8) aufnehmenden Kammer ringförmige, elastische, am Drosselorgan anliegende Dichtungen (26) im Ventilgehäuse (10) befestigt sind.

8. Ventil nach Anspruch 7,dadurch gekennzeichnet, daß jede der Dichtungen aus einem am Gehäuse (lO) gehaltenen ersten Teil (28) und einem zweiten, elastischen, vom ersten Teil getragenen zweiten Teil (30) besteht, der am Drosselorgan (38) anliegt.

9. Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzei chn e t, daß zwischen dem ersten (28) und dem zweiten Teil (j50) der Dichtung (26) ein Zwischenteil (32) verringerter Dicke gehalten 1st.

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10. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßdruck der Dichtungen (26) an das Drosselorgan (3>8) einstellbar ist.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der Anschlußöffnungen (106) des Ventilgehäuses (10) ein mit seinem inneren Ende an der einen Dichtung anliegender Anpreßring (46) eingeschraubt ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennnzeichnet, daß die Dichtungen (26) zugleich das Drehlager für das Drosselorgan (j8) bilden.

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