DE19615888A1 - Regelventil zur Druckreduzierung gasförmiger Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil zur Druckreduzie­ rung gasförmiger Stoffe mit einem in einem Ventilgehäuse axial verschiebbar angeordneten konturierten Regelkegel, der zur Mittenachse eines Ventilsitzes mit einem Sitzring axial verschiebbar ist und im Bereich des Ventilsitzes eine Querschnittsverringerung gegenüber einer zuströmsei­ tigen Anschlußbohrung aufweist.

Für die Minderung der durch den Drosselvorgang verursach­ ten Schallemission sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Die primären Schallminderungsmaßnahmen beeinflussen direkt den Drosselvorgang, während die sekundären Maßnahmen hin­ ter der Drosselstrecke beginnen und den Schallfluß min­ dern. Gegenstand der Erfindung ist dabei die Drosselung mit primärer Schallminderung. Dazu sind schallarme Drosse­ lungen bekannt, die nach den folgenden Prinzipien funktio­ nieren.

• a) Eine Strahlteilung durch Aufteilung des Drosselquer­ schnittes in eine Vielzahl kleiner Drosselquerschnitte. Dadurch wird das Wirbelfeld verkleinert und die daraus entstehende Emission ebenfalls.
• b) Eine Druckaufteilung durch hintereinander angeordnete Querschnitte, so daß nur noch die letzte Stufe mit einem niedrigeren Differenzdruck ungehindert emittieren kann.
• c) Eine Strukturierung des Wirbelfeldes durch direkt hin­ ter der Drosselstelle angeordneter Widerstandsstrecke mit extrem engen Durchströmquerschnitten.

Diese Konstruktionsprinzipien werden auch kombiniert, wobei die unter a) genannte Strahlteilung z. B. mit Loch­ zylinder oder Lochscheiben erreicht wird und für die Durchflußregelung werden mehr oder weniger parallel an­ geordnete Bohrungen durch Kolben oder Schieberplatten zugedeckt oder freigegeben. Es besteht kein zusammenhän­ gender Strahl. Nachteilig ist dabei, daß diese Konstruk­ tionen relativ hochbauen. Die in b) genannte Druckstufung wird dadurch erreicht, daß Querschnittsverengungen hinter­ einander angeordnet sind und gleichzeitig und gleichmäßig durch die Bewegung des Drosselkörpers vergrößert oder vermindert werden. Die Querschnitte sind entsprechend der durch die Entspannung entstehenden Volumenzunahme gestuft. Nachteilig ist dabei, daß diese Konstruktionen relativ groß bauen und nur in einem bestimmten Druckverhältnis gut arbeiten. Die in c) genannte Strukturierung des Wirbel­ feldes erfordert relativ fein geteilte Strömungsräume und ist deshalb durch Schmutz- und Schwingungsbeanspruchung gefährdet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es für einen großen Differenz-Druckbereich sowohl für über- als auch für unterkritische Druckverhältnisse geeignet ist und dabei hohe mechanische Beanspruchungen aufnehmen kann bei geringer Schmutzempfindlichkeit.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ventilsitz anschließend an die erste Durchlaßöffnung eine Querschnittserweiterung besitzt, deren äußere Ober­ fläche durch kranzartig angeordnete Nischen oder Bohrungen gebildet wird und die Durchströmungsrichtung der Mitten­ achse des Regelkegels annähernd gleichgerichtet sind.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der Ventilsitz aus einem Sitzring mit kreisrunder Durchlaßöff­ nung und einem Düsenkörper mit den kranzartig angeordneten Nischen oder Bohrungen besteht.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß aus der Erweiterung eine Anzahl kranzartig angeordneter Durchlaßöffnungen, vorzugs­ weise Bohrungen, abzweigen.

Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß hinter dem Ventilsitz zusätzliche Drosseln, z. B. Festdrosseln, angeordnet sind.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an­ hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.

Es zeigen,

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein derartiges Re­ gelventil,

Fig. 2 eine Druntersicht des Ventilsitzes,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 eine Druntersicht auf einen derartigen Ven­ tilsitz gemäß einer weiteren Ausführungs­ form und

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 4.

Das in Fig. 1 dargestellte Regelventil wird für die Redu­ zierung gasförmiger Stoffe eingesetzt. Die Druckreduzie­ rung erfolgt durch Drosselung des Gasstromes, wobei dies ein thermodynamischer Umwandlungsprozeß ist, der in zwei Phasen abläuft.

Das Ventilgehäuse 1 besitzt eine zuströmseitige Anschluß­ bohrung 12 mit einem Flansch 14, die in eine Abströmöff­ nung 13 mündet. In diese Abströmöffnung 13 ist ein Regel­ kegel 2 eingesetzt, der an einer Spindel 3 angeordnet ist, die im Gehäuse mit Hilfe einer Stopfbuchsdichtung 5 abge­ dichtet ist. An der Mündung der Anschlußbohrung 12 in die quer dazu verlaufende Abströmöffnung 13 ist eine Distanz­ buchse 6 mit einer Führungsbuchse 7 vorgesehen, wobei abströmseitig ein Ventilsitz 8 angebracht ist, in dem der Regelkegel 2 verschiebbar angeordnet ist. Dieser Ventil­ sitz 8 besitzt einen Sitzring 9 mit einem unmittelbar anschließenden Düsenkörper 10. Ein Kolbenabschnitt 11 kann in diesem Düsenkörper 10 geführt sein. Die Bewegungsrich­ tung 4 der Spindel 3 ist in der Zeichnung gekennzeichnet und verläuft in Richtung der Mittelachse 19. Der Sitzring 9 weist eine engste Durchlaßöffnung 16 auf, an die im Düsenkörper 10 eine Querschnittserweiterung 17 anschließt, die in eine ringförmige Querschnittserweiterung übergeht, die durch die äußere Oberfläche von kranzartig angeord­ neten Nischen oder Bohrungen gebildet wird. Die Ausbildung und Anordnung dieser Nischen und Bohrungen wird nachfol­ gend anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert.

In der Abströmöffnung 13 zum Flansch 15 hin, d. h. hinter dem Ventilsitz 8, sind Viellochfestdrosseln 18 eingebaut.

In den Fig. 2 und 3 ist eine erste Ausführungsform für die Ausgestaltung des Ventilsitzes 8 gezeigt, wobei an­ schließend an die engste Durchlaßöffnung 16 sich eine Querschnittserweiterung 17 ergibt, die wiederum in eine ringförmige Querschnittserweiterung übergeht, gebildet von kranzartig angeordneten Nischen 20. Diese Nischen 20 kön­ nen in einem oberen Bereich 24 eine etwas geringere Tiefe aufweisen als in einem unteren Abschnitt 25.

Physikalisch hat diese Ausgestaltung des Ventilsitzes 8 die Wirkung, daß der Sitzring 9 den mit hoher Energie aus der verengten Beschleunigungsstrecke austretenden Strahl so formt, daß der sogenannte hydraulische Radius verklei­ nert wird. Dadurch vergrößert sich der Umfang und damit auch die Oberfläche des Strahles. Er vermischt sich schneller mit dem in der Erweiterung befindlichen Medium, seine Reichweite wird kleiner und damit auch das Turbu­ lenzfeld und die Schwingungsanregung.

Diese Nischen 20 oder auch Bohrungen 21 (Fig. 4 und 5) können parallel zur Mittenachse 19 verlaufen oder aber auch zu dieser Mittenachse 19 nach außen hin geneigt sein.

Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsform sind im Düsenkörper 10 als Querschnittserweiterung am Umfang verteilt Bohrungen 21 vorgesehen, die ebenfalls zur Mittenachse 19 gleichgerichtet oder geneigt sein können.

Um zu verhindern, daß die gesamte Schalleistung mit dem Gasstrom in die Rohrleitung emittiert wird, sind dem va­ riablen Ventilsitz 8 und der Wirbelstrecke zwei konstante Viellochdrosseln 18 nachgeschaltet.

Claims (4)

1. Regelventil zur Druckreduzierung gasförmiger Stoffe mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial verschieb­ bar angeordneten konturierten Regelkegel (2), der zur Mittenachse (19) eines Ventilsitzes (8) mit einem Sitzring (9) axial verschiebbar ist und im Bereich des Ventilsitzes (8) eine Querschnittsverringerung gegenüber einer zuströmseitigen Anschlußbohrung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (8) anschließend an die engste Durchlaßöffnung (16) eine Querschnittserweiterung besitzt, deren äußere Oberfläche durch kranzartig angeordnete Nischen (20) oder Bohrungen (21) gebildet wird und die Durchströ­ mungsrichtung der Mittenachse (19) des Regelkegels (2) annähernd gleichgerichtet ist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (8) aus einem Sitzring (9) mit kreisrunder Durchlaßöffnung (16) und einem Düsenkör­ per (10) mit den kranzartig angeordneten Nischen (20) oder Bohrungen (21) besteht.

3. Regelventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß aus der Erweiterung (17) eine Anzahl kranzartig angeordneter Durchlaßöffnungen (21), vor­ zugsweise Bohrungen, abzweigen.

4. Regelventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß hinter dem Ventilsitz (8) zusätzliche Drosseln (18), z. B. Festdrosseln, angeordnet sind.