DE1913355B2

DE1913355B2 - Geraeuscharm arbeitendes druckreduzierventil

Info

Publication number: DE1913355B2
Application number: DE19691913355
Authority: DE
Inventors: Daniel Paris Souriau
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1969-03-15
Publication date: 1972-05-04
Also published as: DE1913355A1; NL166316B; GB1268934A; NL166316C; NL6904066A; AT303475B; FR1569761A; BE729586A

Description

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S_w - S₀ ■ e*·*

Die Erfindung betrifft ein geräuscharm arbeitendes entspricht, wobei die Wölbung der Querschnittsflächen

Druckreduzierventil für gasförmige Medien mit einem S(_X) und S₀ derart ist, daß der kürzeste Abstand zwi-

in einem rohrförmigen Abschnitt angeordneten porö- 65 sehen zwei entsprechenden jeweils zwei benachbarten

sen Körper unterschiedlicher Dicke, der den ganzen Flächen gehörenden Punkten gleich dem Abstand

wirksamen Durchgangsquerschnitt im rohrförmigen dicker Flächen auf der Symmetrieachse des porösen

Abschnitt einnimmt und Seitenflächen aufweist, deren Körpers ist.

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Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist ein ausgebildet ist. Einer der seitlichen Bereiche 12o des geräuscharmes Entspannen des das Druckreduzier- porösen Körpers 12 ist dicht abschließend mit der ventil durchströmenden Gases bei allen Durchsatz- Schulter Γι verbunden und umschließt diese bis zu mengen gewährleistet, die kleiner als der oder gleich deren Niederdruck-Außenseite Ua.
dem Nenndurchsatz sind, für den das Druckreduzier- 5 An der anderen Seitenfläche 126 des porösen ventil ausgelegt worden ist. Beim Durchströmen des Körpers 12 liegt eine Membran 13 an, deren Rand porösen Körpers, in Richtung von der Hochdruckseite zwischen dem niederdruckseitigen Ende der Seitentür Niederdruckseite, findet das Gas stetig zunehmende fläche 126 und einem Halterungskörper, beispielsweise Isobaren-Durchströmquerschnitte vor, die der durch ein Schalenkörper 14, eingespannt ist, welcher zusamdie Gasentspannung bewirkten Volumenvergrößerung io men mit der Membran 13 eine Kammer 15 bildet, die derart angepaßt sind, daß bei einem gegebenen Durch- über eine Leitung 16 mit einer nicht gezeigten Drucksatz, der gleich dem oder kleiner als der Nenndurchsatz mittelquelle in Verbindung steht, wobei die Anordnung ist, die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Gases an derart getroffen ist, daß das Druckmittel von der der allen Stellen des porösen Körpers im wesentlichen Zuleitung 5 gegenüberliegenden Seite her auf die Memgieich ist. Deshalb wird das Gas weder im Inneren, 15 bran 13 einwirkt. Das hochdruckseitig liegende sich noch an der niederdruckseitigen Austrittsfläche des verjüngende Ende des porösen Körpers 12 ist in bezug porösen Körpers Schallgeschwindigkeit erreichen, auf die vordere Randkantenebene bzw. Niederdruckv-enn die Strömungsgeschwindigkeit des Gases in den Außenseitella des Rohres 8 etwas nach rückwärts Porenengstellen der hochdruckseitigen Schicht des versetzt, so daß sich Ήε Membran 13 gegen diese porösen Körpers geringer als die Schallgeschwindigkeit 20 Außenseite 11a anlegen und damit den porösen Körper gewählt wird. 12 hochdruckseitig vollständig abdichten kann.

Die durch die Gasentspannung in den Poreneng- Das Rohr 8, der poröse Körper 12 und der Schalen-

hiellen bewirkte Zunahme der kinetischen Gasenergie körper 14 befinden sich in einer z. B. ringförmigen

wird durch Viskositätswirkung und Reibung in den Kammer 17, deren Wandungen herzförmig gekrümmt

Porenräumen des porösen Körpers zwischen den ver- 25 _si_nd. Diese Kammer bildet dabei die niederdruckseitige

sehiedenen Engstellen in Wärme umgewandelt. Der Kammer des Druckreduzierventils und ist ihrerseits

poröse Körper erfährt daher eine Erwärmung, welche mit der niederdruckseitigen Ableitung 6 verbunden.

die durch die Gasentspannung bewirkte Abkühlung Die gewölbte Austrittsfläche 12c des porösen Körpers

mindert oder ausgleicht. 12 mündet in den oberen Teil 17a der Kammer 17, der

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in 30 einerseits durch die Innenwandung dieser Kammer

den Unteransprüchen gekennzeichnet. _und die Außenwand des Rohres 8 und andererseits

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Aus- durch die Austrittsfläche 12c umschlossen wird. Der

führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeich- Querschnitt dieser Kammer 17 nimmt mit zunehmen-

niingen näher erläutert. Es zeigt der Entfernung von der Achse des Druckreduzicr-

F i g. leinen durch ein erfindungsgemäßes, geräusch- 35 ventils zu, d. h. also, es wird auf diese Weise der zu-

arm arbeitendes Druckreduzierventil gelegten Axial- nehmenden Vergrößerung des Gasvolumens Rechnung

sei litt, getragen, das an der niederdruckseitigen Austrittsfläche

F i g. 2 die Form des erfindungsgemäß ausgebildeten 12c des porösen Körpers austritt. Vom Rand der

porösen Körpers in einer Radialebene des Druck- Membran 13 ausgehend bis zur niederdruckseitigen

reduzierventils gesehen, 40 Ableitung 6 sind die verschiedenen Querschnitte dieser

F i g. 3 eine geometrische Konstruktion zur Bestim- Kammer 17 für den freien Gasdurchfluß der Obermung der Form des erfindungsgemäß ausgebildeten fläche der Austrittsfläche 12c des porösen Körpers proporösen Körpers und portional. Der Schalenkörper 14 stützt sich an der

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Beziehungen Innenwandung dieser Kammer 17 über Rippenelezwischen der Strömungsgeschwindigkeit des Gases im 45 mente 18 ab, welche mit dem Schalenkörper fest verporösen Körper, den Druckwerten und den Gasdurch- bunden sind,
satzwerten in diesem Körper. Nach einer bevorzugten Ausführungsform besitzt

Wie aus F i ß. 1 hervorgeht, besitzt das Gehäuse 1 der poröse Körper 12 die Form eines Rotationskörpers

des geräuscharm arbeitenden Druckreduzierventils eine und ist beispielsweise als Torus ausgebildet, der radial

zylindrische Außenform und sitzt unter Zwischen- 5° im Schnitt gesehen eine etwa pilzförmige Gestalt be-

schaltui'.g von entsprechenden Dichtungen 2 zwischen sitzt, deren Basis sehr spitz zuläuft (.·>. auch F i g. 1).

zwei Kupplungselementen 3, 4, an die sich jeweils eine Das hochdruckseitige Ende bzw. die hochdruckseitige

hochdruckscitige Zuleitung 5 bzw. eine niederdruck- Mündung des porösen Körpers lirct dabei auf einem

seitige Ableitung 6 anschließen. Die Befestigung und Kreis, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durch-

Halterung des Gehäuses 1 zwischen den beiden Kupp- 55 messer desjenigen Kreises, auf dem sich die Mittellinie

lungsteilen 2, 4 erfolgt mit Beiestigungsbolzen 7. Die der Austrittsfläche 12r des porösen Körpers befindet,

hochdruckseitige Zuleitung S mündet dabei in einem Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel

Halterungsrohr 8, das zur Leitung 5 koaxial in dem ist die Austrittsfläche 12c in der allgemeinen Strö-

Gehäuse 1 des Druckreduzierventils angebracht ist. mungsrichtung / des Gases gesehen in bezug auf den

An seinem hochdruckseitigen Ende ist dieses Rohr 8 60 sich verjüngenden hochdruckseitigen Mündungsteil des dabei mittels eines Innengewindes 9 und einer Mutter porösen Körpers nach rückwärts versetzt. Bei einem

10 im Gehäuse 1 befestigt. An seinem anderen Ende anderen Ausführungsbeispiel ist dagegen die Anord-

bcsitzt das Rohr 8 eine bogenförmig nach außen ge- nung derart getroffen, daß der sich verjüngende hochwölbte Schulter 11, die als Haltenings- und Dichtungs- druckseitige Mündungsteil und die Symmetrielinie der

element für einen porösen Körper 12 dient, dessen 55 niederdruckseitigen Austrittsfläche 12c in ein und derhochdruckseitig befindliches verjüngtes Ende an der selben Ebene senkrecht zur Fließrichtung/des Gases

Schulter 11 in der Nähe der Mündung des Rohres 8 auf einer konischen Fläche liegen, deren Spitze in bezug ansetzt und dessen niederdruckseitiger Teil pilzförmig auf die Mündung strömungsaufseitig liegt.

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Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann der V_n die als Maximalgeschwindigkeit gewählte

poröse Körper aus mehreren nebeneinander angeord- Nenngeschwindigkeit des Gases, die zwar

neten porösen Teilkörpern zusammengesetzt sein, die unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegt,

jeweils pilzförmig ausgebildet und am Rande ihrer dieser aber sehr nahe kommt, niederdruckseitigen. nach zwei zueinander senkrechten 5

Richtungen gewölbten Austrittsflächen miteinander An Hand der Darstellung der F i g. 2 wird deutlich. verbunden und ringförmig angeordnet sind. Die zwi- daß sich das Gas dank der besonderen Foim des porö- schen den verschiedenen »Pilzelementen oder Teil- sen Körpers 12, insbesondere der Seitenflächen 12a, körpern« befindlichen Zwischenräume werden dabei 12fr und der Austrittsfläche 12c desselben, im gesamten durch die Masse der Schulter 11 ausgefüllt, die ihrer- io porösen Körper gleichmäßig entspannt und ein EIeseits fest mit dem Rohr 8 verbunden ist, so daß die mentarvolumen des Gases überall auf den gleichen Membran 13 abwechselnd an der freien Seitenfläche minimalen Strömungswiderstand trifft, wie dies durch 12fr der verschiedenen porösen Pilzelemente und an der die Pfeile/₃ angedeutet ist, die senkrecht zu der gedie Zwischenräume ausfüllenden Masse der Schulter 11 wölbten Querschnittsfläche Sw verlaufen, anliegt. Auf diese Weise kann die Austrittsfläche 12c 15 Würde man nur die geraden Querschnitts-oder Plandes porösen Körpers 12 auch bei einem vorgegebenen flächen Sw in Betracht ziehen, die mit ihren Rändern Durchmesser der Schulter 11 noch vergrößert werden. die Seitenflächen 12a und 12fr begrenzen, so wäre die Zur Erzielung der sich sehr stark verjüngenden hoch- vorstehend erwähnte Bedingung nicht erfüllt. Aus diedruckseitigen Mündungen kann der poröse Körper aus sem Grunde wird vorgeschlagen, die einzelnen geraden mindestens zwei Arten von Kugeln unterschiedlicher 20 bzw. ebenen Querschnittsflächen, für die das Flächen-Durchmesser gebildet werden, wobei die Kugeln mit verhältnis zweier benachbarter Querschnittsflächen dem kleineren Durchmesser im Bereich der nieder- durch die vorstehend angegebene exponentiell Verdruckseitigen Mündung des Rohres 8, d. h. der hoch- hältnisgleichung bestimmt ist, derart zu verformen, druckseitigen Mündung des Körpers 12, und die Kugeln daß die Krümmung der so gewölbten Querschnittsmit dem größeren Durchmesser im Bereich der nieder- 25 flächt· Sw in bezug auf die benachbarte hochdruckdruckseitigen Austrittsfläche des porösen Körpers an- seitige gewölbte Querschnittsfläche S<_x-,) mit der Um geordnet sind. hüllenden E für alle Halbkreise C mit dem Radius r Die F i g. 2 veranschaulicht in schematischer Dar- zusammenfällt, deren Mittelpunkte auf dieser benach- stellung einen Axialschnitt durch einen porösen Körper barten Querschnittsfläche S_u ,» liegen. Der Radius r 12, dessen eine, der Membran 13 abgewandte Seiten- 30 ist dabei gleich dem Abstand zwischen zwei benachbarfläche 12a vollständig abgedichtet ist, während dessen ten Querschnittsflächen in Richtung der Achse X geandere Seitenfläche 12fr entweder ganz oder teilweise sehen.

durch die Membran 13 abgedeckt werden kann. Die Die F i g. 3 zeigt einen Axialschnitt durch den porö-Strömungsrichtung des auf der Seitenfläche 12fr in den sen Körper 12 und veranschaulicht außerdem verporösen Körper 12 eintretenden und diesen durch- 35 schiedene horizontale Linien, die jeweils den auf die strömenden Strömungsmittels ist durch die Pfeile /„ /₂ Achse X senkrecht stehenden Querschnitten S₁', und /_a angezeigt. S₂'... S\_T1), S'w entsprechen, deren Oberfläche durch Bei der in F i g. 2 gezeigten Form des porösen Kör- die vorstehend angegebene Verhältnisgleichung bepers 12 ist einerseits der Durchsatz des durch den porö- stimmt wird. Die Kurve C₁ welche die Enden P₁', P₂', sen Körper 12 hindurchströmenden Gases zu der von 40 P_x 1 dieser Linien bzw. ebenen Querschnitte S₁', der Membran 13 freigegebenen Eintrittsfläche SE nicht S₃' .... S'_(I-,) miteinander verbindet, ist eine exproportional, und andererseits ist die mittlere Ge- ponentielle Kurve.

schwindigkeit des Gases im Inneren des porösen Kör- Zur Bestimmung der tatsächlich vorhandenen End-

pers bei gegebenem Durchsatz annähernd konstant. Zu fläche, welche die niederdruckseitige Austrittsfläche

diesem Zweck wird die Form des porösen Körpers 12 45 12c des porösen Körpers 12 bildet, wird in der gleichen

derart bestimmt, daß das Verhältnis zwischen zwei ge- vorbeschriebenen Weise vorgegangen, indc Ji beispiels-

wölbten Querschnittsflächen S₀. Sw, die im Inneren weise von dem Querschnitt S₁' ausgegangen wird, dei

des porösen Körpers senkrecht zur Symmetrieachse X sich in der Nähe des Ursprungs Ö der Achse Λ' befinde!

stehen, eine exponentiell Funktion darstellt: und der mit der technisch erzielbaren hochdruck-

50 seitigen Spitze des porösen Körpers 12 zusammenfällt

'«n Vrf Aus der F i g. 3 geht hervor, daß die ebenen Quer

S(j-) == S₀ · e ■■ - — _■- -(A₁-A₀). schnitte S₂' und S₃' praktisch mit den entsprechenc

^a " gewölbten oder gekrümmten Querschnitten S₂ und S

Dabei sind zusammenfallen, deren Enden P., und P₁, in bezug au

A"o und X₁ der Abstand der gewölbten Querschnitts- 55 die Punkte P₂' und P₃' nur ganz schwach nach untei

flächen S₀ und S^ vom Ursprung 0 der verschoben sind.

Achse Λ'. der gleichzeitig mit dem hoch- Demgegenüber hat die gewölbte Querschnittsflächi

druckseitigen Ende des porösen Körpers Su) bzw. die Umhüllende E der Halbkreise mit den

zusammenfällt: Radius r, deren Mittelpunkte sich auf der gewölbtes

D der Durchmesser der den porösen Körper ^6o Querschnittsfläche S_ix-t befinden, bereits einen Yer

bildenden Kugeln- '^au^ ^^{er s}'^{cn von} demjenigen der entsprechende:

. „ .... 7 et- λ ι rc ■ j ebenen Querschniltsfläche S'ii) wesentlich unt;rschei

α der Schutt- oder Sduchtungskoeihzient der _det ^-^ _{äußerster punk}{ ^ -^ _{h; b£ZUg auf de}

^u^^{e n}' entsprechenden Punkt P_x sanz wesentlich verschober

Hi_n die spezifische Masse des Gases unter nor- 65 Wird nun jeweils abschnittweise in der soeben b<

malen Bedingungen; schriebenen Weise vorgegangen, so wird damit di

P_n der Gasdruck unter normalen Bedingun- Außenform des porösen Körpers 12, d. h. einerseits di

gen; Form der niederdfuckseitigen Austrittsfläche 12c un

andererseits die Form der Seitenfläche Mb bestimmt, die die Punkte P₁, P₂... /Vi, /Vu η d /V₁ miteinander verbindet, mit der Membran 13 zusammenwirkt, und im Längsschnitt im wesentlichen die Form einer logarithmischen Spirale zeigt.

Die F i g. 4 zeigt eine graphische Darstellung innerhalb eines Koordinatensystems, bei dem auf der Abszisse der Abstand Y in beliebigen Einheiten von der Austrittsfläche 12c bis zu einem beliebigen im Inneren ties porösen Körpers befindlichen Punkt angezeigt ist, Während auf der Ordinate das Verhältnis der Gasströtnungsgeschwindigkeiten zwischen einer Nennge-(schwindigkeit V_n, für die das Druckreduzierventil husgelegt ist, und den tatsächlichen Gasströmungsgeschwindigkeiten V_x aufgezeigt ist, wobei die Nenn- geschwindigkeit die maximale zulässige Strömungsgeschwindigkeit der Gase für das Druckreduzierventil darstellt und noch unterhalb der Schallgeschwindigkeit liegt. Die in voll ausgezogenen Linien dargestellten Kurven d bis k entsprechen dabei den Linien für einen ao gleichmäßigen Durchsatz für ein zwischen einem Nominaldurchsatz und den tatsächlichen Durchsatzwerten des Gases gegebenes Durchsatzverhältnis, und die in gestrichelten Linien gezeichneten Kurven I zeigen die Isobaren an, wobei es sich bei den angezeigten Druckwerten um die in bar angegebenen Relativwerte handelt, welche für einen niederdruckseitig gegebenen Druck von 1 bar absolut errechnet wurden.

Aus der graphischen Darstellung ist ersichtlich, daß um die horizontale Gerade d, welche der an allen Stellen des porösen Körpers gleichen Geschwindigkeit V_n des Gases bei Nominaldurchsatz entspricht, die anderen Gasströmungsgeschwindigkeiten bzw. anderen Durchsätzen entsprechenden Kurven e, /, g, h, i,j,k.o,p,q und s sämtlich in Richtung auf diese Gerade d zu verlaufen, wenn man sich von der Austrittsfläche 12c in Richtung auf das hochdruckseitige Ende des porösen Körpers entfernt, d. h., wenn sich dieser Abstand 3r zum Ursprung 0 vergrößert. Die Kurven e bis k für unter dem Nenndurchsatz liegende Gasgeschwindigkeiten lassen erkennen, daß die tatsächliche Gasgeschwindigkeit im porösen Körper die Nenngeschwindigkeit V_n nur im Bereich des hochdruckseitigen Endes erreichen kann, während die Gas- geschwindigkeit an der Austrittsfläche 12c (Abstand X ist gleich 0) immer geringer als die Nenngeschwindig keit ist. Wird hingegen der tatsächliche Durchsatz größer als der Nominaldurchsatz (s. die Kurven o, p, q und s), d. h. also, die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit des Gases ist größer als die Nominalgeschwindigkeit V_n, so nehmen die Strömungsgeschwindigkeiten des Gases innerhalb des porösen Körpers von der Austrittsfläche 12c ausgehend im Körperinneren zur Hochdruckseite hin rasch ab, so daß ausschließlich der im Bereich dieser Austrittsfläche vorhandene Teil des porösen Körpers wirksam zur Entspannung des Gases beiträgt, wie dies aus den eng nebeneinanderliegenden Isobarenkurven I oberhalb der Geraden d ersichtlich ist. Es muß somit der oberhalb der Geraden d befindliehe Geschwindigkeit^cbereich vermieden werden, wenn eine geräuscharme Entspannung erreicht werden soll, und es darf auf keinen Fall die Gerade V überschritten werden, welche der Schallgeschwindigkeit entspricht.

Liegen dagegen die Durchsatzwerte unterhalb des Nominaldurchsatzes, so nimmt bei einem gegebenen Durchsatzwert die entsprechende Geschwindigkeit progressiv vom hochdruckseitigen Ende in Richtung zur Austrittsfläche 12c ab, wobei gegebenenfalls die Nominalgeschwindigkeit am hochdruckseitigen Bereich des porösen Körpers auftreten kann, ohne daß sie an irgendeiner Stelle des porösen Körpers überschritten wird. Daher findet die Gasentspannung vollständig im Inneren des porösen Körpers statt, und die Gasströmungsgeschwindigkeit kann an keiner Stelle des porösen Körpers Schallgeschwindigkeit erreichen, wenn die Nominalströmungsgeschwindigkeit, für die der poröse Körper ausgelegt wurde, derart gewählt worden ist. daß sie geringer als Schallgeschwindigkeit ist.

Für den Fall, daC der hochdruckseitig vom porösen Körper herrschende Druck im wesentlichen gering und konstant ist, ändert sich überraschenderweise die Geschwindigkeit des in den porösen Körper einströmenden Gases nicht wesentlich, wenn der Durchsatz gering ist; vielmehr ergibt sich ein Geüchwindigkeitswert. der stets unterhalb des Nennwertes V_n liegt (s. die Kurven i,j, k). Wenn hingegen an der Hochdruckseite des porösen Körpers höhere Druckwerte vorliegen, so liegt die Grenze für die Eintrittsgeschwindigkeit des Gases in dem porösen Körper bei einer Annäherung des Durchsatzes an den Wert Null noch immer sehr nahe bei der Nenngeschwindigkeit. Es besteht somit keinerlei Gefahr, daß es an der hochdruckseitigen Eintrittsfläche des porösen Körpers zu einer Geräuschbildung kommt, wenn die Nenngeschwindigkeit derart gewählt wurde, daß sie unterhalb des Werte* der Schallgeschwindigkeit liegt.

Bei dem beschriebenen Druckreduzierventil findet die Entspannung des Gases vollständig innerhalb des porösen Körpers statt, ohne daß es dabei zu irgendeiner Geräuschbildung kommt; da das Gas infolge der Reibungswärme in den Porenräumen bei seiner Entspannung nur sehr geringfügig abkühlt, wi-d die Gefahr ausgeschaltet, daß es entweder im porösen Körper selbst oder aber, in Strömungsrichtung gesehen, nach diesem zur Bildung einer flüssigen oder sogar einer festen Phase kommt. Dieses Phänomen ist allgemein als sogenannte »Vereisung« von Druckreduzierventilen bekannt.

Einem bekannten Druckreduzierventil mit Entspannungsdüse wurde ein Naturgas mit einem absoluten Druckwert von 4 bar und einer Temperatur von H⁰C zugeführt und auf 1.020 bar entspannt, wobei d^: Temperatur des entspannten Gases bei 0° C lag. Diesel Temperaturwert liegt zwischen dem Temperaturweri von -67^:C. der bei einer isentropischen Entspannung erhalten worden wäre, und dem Temperat invert vor 9.6'C. der sich bei einer isenthalpischen Entspannung ergeben hätte. Der durch das bekannte Druckreduzierventil gebildete Schallgeber hatte somit einen Wirkungsgrad von 12 °/₀. Bei einem Druckreduzierventil mil einem porösen Körper der vorstehend beschriebener Form hingegen und unter den gleichen Ausgangsbedingungen tritt das Gas mit einer Temperatur vor 10⁰C aus; das an den Porenengstellen entspannte Ga< wird abgekühlt, und infolge innerer Reibung in der Porenräumen wird das Gas anschließend wieder erwärmt. Es kommt dabei zu einer Erwärmung des porös*/-. Körpers und des Gases. Dieser Effekt wird derr vorstehend beschriebenen Phänomen überlagert, se daß die Kühlwirkung der Entspannung wieder aufge hoben wird.

Die direkte Entspannung eines Gases von 30 bar mi einer bekannten, eine Düse aufweisenden Druck

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feduziervorrichtung müßte zu einer Temperatur von etwa —30^c C führen, während bei Verwendung des vor-Ktehend beschriebenen Druckreduzierventils die erhaltene Temperatur nicht unterhalb eines Wertes von 0⁰C liegt. Es ist also mit Hilfe des beschriebenen Druckreduzierventils möglich, ein mit 30 bar gespanntes Gas mittels einer einzigen Stufe auf fast atmosphärischen

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Druck zu entspannen, ohne daß das Gas erhitzt werden muß, gleichgültig was für ein Durchsatz angestrebt wird. Auf diese Weise werden die für derartige Vorgänge erforderlichen Anlagen ganz wesentlich vereinfacht, und es werden ganz erhebliche Energieersparnisse erzielt, die beispielsweise bis zu 75 kW für 10 000 Nrn'/h erreichen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

i 913 355 eine mit einem Halterungselement gasdicht und fest Patentansprüche. verbunden ist, während die andere Seitenfläche mit einerhochdruckseitigttngeordneten, beweglichen Mem-

1. Geräuscharm arbeitendes Druckreduzierventil bran zusammenwirkt, die mit einem Halterungskörper für gasförmige Medien mit einem in einem rohr- 5 eioe Kammer bildet, welche ihrerseits mit einer Steuerförmigen Abschnitt angeordneten porösen Körper druckmittelquelle in Verbindung steht,
unterschiedlicher Dicke, der den ganzen wirksamen Bei einem bekannten Dr jckreduzierventil dieser Art Durchgangsquerschnitt im rohrförmigen Abschnitt ist der Durchsatz des durch den porösei. Körper hineinnimmt und Seitenflächen aufweist, deren eine durchströmenden Gases proportional der strömungsmit einem Halterungselement gasdicht und fest ver- io aufseitig gelegenen freien Eintrittsfläche des porösen bunden ist, während die andere Seitenfläche mit Körpers, der z. B. einen trapezförmigen Längsschnitt einer hochdruckseitig angeordneten, beweglichen zeigt. Durch diese Form des porösen Körpfj wird Membran zusammenwirkt, die mit einem Halte- zv/ar die IsobarenPäche kleinsten Ausmaßes ins Innere lungskörper eine Kammer bildet, welche ihrerseits des porösen Körpers verlegt, so daß die an dieser Stelle mit einer Steuerdruckmittelquelle in Verbindung 15 durch das mit Höchstgeschwindigkeit strömendem Gas steht, dadurch gekennzeichnet, daß, erzeugten Geräusche von der diese Isobarenfläche umim Längsschnitt in Strömungsrichtung gesehen, der gebenden Materie des porösen Körpers hinreichend poröse Kt'-per (12) von seinem hochdruckseitigen gedämpft werden; im Falle von größeren Durchsatzzugespitzten Ende ausgehend sich stetig bis zu mengen wandert jedoch diese Isobarenfläche kleinsten seinem niederdruckseitigen Ende erweitert und am 20 Ausmaßes in Richtung des strömungsabseitig gelegenen niederdruckseitigen Ende eine stark nach außen Oberflächenbereiches, in dem die Geräuschdämpfung gewölbte Austrittsfläche (12c) aufweist, die sich von durch die zu Verfügung stehende Materie des porösen der durch das Halterungselement (11) abgedichteten Körpers nur unzureichend ist und so durch die Strö-Seitenfläche bis zu der mit der Membran (13) zu- mungsgeschwindigkeit der Gase ein störendes Geräusch sammenwirkenden Seitenfläche des porösen Kör- 25 erzeugt wird. SvIl bei einem derartigen Druckreduzierpers erstreckt, und daß der poröse Körper derart ventil eine übermäßige Geräuschentwicklung verhinbemessen ist, daß das Flächen verhältnis zwischen dert werden, so darf jeweils nur eine mäßige Druckden gewölbten Queischnittsflächen S_(T), von denen entspannung bewirkt werden, was wiederum zur Folge nur die letzte tatsächlich vorhanden ist und der hat, daß eine Anzahl von mehreren derartigen Druckniederdruckseitigen Austritt -fläche (12c)entspricht, 30 reduzierventilen einander nachgeschaltet werden müs- und der jeweils beⁿ.achbarten hochdruckseitig sen, falls der Gasdruck von einem hohen Ausgangsliegenden gewölbten Quers hnittsfläche S₀ der druckwert auf einen bestimmten niedrigeren Druck-ExponentialgleichungS(x) = S₀· c^k-^x entspricht, wo- wert gemindert werden soll.

bei die Wölbung der Querschnittsflächen S_(z) und Mit der Erfindung sollen die vorstehend erläuterten

S₀ derart ist, daß der kürzeste Abstand zwischen 35 Mängel ausgeschaltet und ein geräuscharm arbeitendes

zwei entsprechenden, jeweils zu benachbarten Druckreduzierventil geschafff-n werden, das gestattet.

Flächen gehörenden Punkten gleich dem Abstand den Gasdruck bzw. die Gasspannung jeweils in einem

dieser Flächen auf der Symmetrieachse des porösen ganz beträchtlichen Verhältnis bei im Inneren des po-

Körpers ist. rösen Körpers im wesentlichen gleichbleibenden Gas-

2. Geräuscharm arbeitendes Druckreduzierventil 40 Strömungsgeschwindigkeiten herabzusetzen, wobei die nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erzielten Gasdurchsatzmengen in etwa dem Nennporöse Körper (12) ein Rotationskörper ist, der durchsatz entsprechen.

durch Drehung des längsgeschnittenen Körper- Zu diesem Zweck ist das Druckreduzierventil derart

profils um eine solche zur Strömungsrichtung paral- ausgebildet, daß im Längsschnitt in Strömungsrichtung

lele Achse bestimmt ist, daß das hochdruckseitige 45 gesehen, der poröse Körper von seinem hochdruck-

verjüngte Ende des porösen Körpers (12) näher der seitigen zugespitzten Ende ausgehend sich stetig bis zu

Drehachse des Körpers (12) liegt als die Mittellinie seinem niederdruckseitigen Ende erweitert und am

der niederdruckseitigen Austrittsfläche (12c). niederdruckseitigen Ende eine stark nach außen ge-

3. Geräuscharm arbeitendes Druckreduzier- wölbte Austrittsfläche aufweist, die sich von der durch ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- 50 das Halterungselement abgedichteten Seitenfläche bis zeichnet, daß die niederdruckseitige Austrittsfläche _zu der mit der Membran zusammenwirkenden Seiten-(12c) zum Eingang und die hochdruckseitige Ein- Däche des porösen Körpers erstreckt, und daß der trittsfläche (12/>) zum Ausgang des Druckreduzier- poröse Körper derart bemessen ist. daß das Flächenvenlils gerichtet sind und daß die Membran (13) mit verhältnis zwischen den gewölbten Querschnittscler hochdruckseitigen Eintrittsfläche und der daran 55 flächen 5_U), von denen nur die letzte tatsächlich voranschließendcn Fläche (11«) des Hallerungselc- handcn ist und der niederdruckseitigen Austrittsfläche ments (11) eine Umlenkkammer begrenzen, die entspricht, und der jeweils benachbarten hochdruckdurch ein Rohr (8) mit dem Eingang des Druck- seitig liegenden gewölbten Querschnittsfläche S₀ der reduzierventil verbunden ist. Exponentialgleichung