DE19821648A1 - Verstellbare Durchflußdrossel - Google Patents

Abstract

Beschrieben ist eine manuell verstellbare Durchflußdrossel für konstanten Betrieb, die aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Drosselscheiben besteht, die mittels Zentrierstück gegeneinander zentriert und jeweils mit mindestens einer exzentrisch angeordneten Durchflußöffnung versehen sind, die im drucklosen Zustand bei gelockerten Flanschen gegeneinander verdrehbar sind und die einen Gesamtöffnungsquerschnitt zwischen 0 und 100% ermöglichen. Da diese Durchflußdrossel aus wenigen Einzelteilen aufgebaut ist, ist sie äußerst preiswert herzustellen und im praktischen Einsatz wartungsarm. Zudem erschließen ihr die zahlreichen Variationsmöglichkeiten einen breiten Anwendungsbereich, der sich vor allem durch die Anzahl, die Ausgestaltung und die Anordnung der Durchflußöffnungen an den beiden Drosselscheiben äußerst vielfältig gestaltet. Insgesamt vereinigt die erfindungsgemäße Vorrichtung alle Vorteile einer einstellbaren Armatur mit denen einer festen Lochscheibe.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine manuell verstellbare Durchflußdrossel für konstanten Betrieb.

Beim Bau verfahrenstechnischer Anlagen ist es vielfach notwendig, Strömungsmengen gasförmiger oder flüssiger Medien in Rohrleitungen ein einziges Mal, so z. B. bei der Inbetriebnahme der Anlage, einzustellen und diese Einstellung während des Betriebes der Anlage beizubehalten.

Hierfür gibt es gemäß Stand der Technik verschiedene Möglichkeiten in Form von Durchflußreglern, festen Drosselscheiben oder gängiger Handarmaturen.

In der Regel handelt es sich bei allen beschriebenen Durchflußreglern um selbsttätige Vorrichtungen, die aus mehr oder weniger vielen, stets aber im Betrieb gegeneinander beweglichen Einzelteilen bestehen. Diese Durchflußregler wie sie bspw. aus den Druckschriften DE-OS 40 29 183 und DE-OS 20 60 751 bekannt sind, sollen bei veränderten Betriebsbedingungen des Strömungssystems, in dem die Regler eingebaut sind, die Durchflußmenge im Rahmen der Regelgenauigkeit der Geräte durch selbsttätige Verstellung während des Betriebs konstant halten. Diese Eigenschaft, die auch den Anwendungsbereich bestimmt, setzt allerdings einen überwiegend komplizierten Aufbau dieser Regelvorrichtungen voraus, was sie zum einen im Betrieb stör-, wartungs- und reparaturanfällig macht; zum anderen sind derart komplexe Regeleinheiten für spezielle Anforderungen aber vielfach gar nicht nötig, weshalb deren Anschaffung allein schon aus Kostengründen problematisch ist.

Ähnliches gilt auch für die bekannten Regelventile und Durchflußbegrenzer (vgl. DE-GM 86 04 762, DE-GM 84 34 219).

Schwierigkeiten bereiten vielfach auch sowohl die rechnerische Dimensionierung als auch der Einbau fester Drosselscheiben z. B. in Form einer Lochblende. Der größte Nachteil ist darin zu sehen, daß eine Verstellung der Durchströmungsmenge nicht möglich ist: Falls die Durchströmungsmenge geändert werden muß, ist eine komplette Neuanfertigung mit anderem Öffnungsquerschnitt erforderlich.

Der Einbau einer von Hand verstellbaren Armatur weist ebenfalls deutliche Nachteile auf. So ist die Armatur für die Aufgabe einer einmaligen Einstellung, wie erwähnt, meist zu teuer. Darüber hinaus kann die einmal gefundene Einstellung trotz Fixierung durch Bedienungsfehler unbeabsichtigt verändert werden. Auch geht die Einstellung bei Demontagen oder ähnlichen Wartungsarbeiten oft verloren und muß u. U. mit großem Aufwand erst wiedergefunden und rejustiert werden.

Aus diesen Nachteilen der genannten Vorrichtungen hat sich deshalb für die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, eine manuell verstellbare Durchflußdrossel für konstanten Betrieb bereitzustellen, die keinerlei Regeleigenschaften aufweist, aus nur wenigen und wenig aufwendigen Einzelteilen besteht, die zudem im Betrieb gegeneinander fixiert sind.

Gelöst wurde diese Aufgabenstellung mit Hilfe einer verstellbaren Durchflußdrossel, die aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Drosselscheiben besteht, die mittels Zentrierstück gegeneinander zentriert und jeweils mit mindestens einer exzentrisch angeordneten Durchflußöffnung versehen sind, die im drucklosen Zustand bei gelockerten Flanschen gegeneinander verdrehbar sind und die einen Gesamtöffnungsquerschnitt zwischen 0 und 100% ermöglichen.

Überraschend hat sich im praktischen Einsatz gezeigt, daß alle erfindungsgemäßen Durchflußdrosseln einfach und preiswert aus allen gängigen Materialien anzufertigen sind. Die Ausführung der Drosselscheiben (Abmessungen, Form der Öffnungen, Werkstoffe) kann den jeweiligen Anforderungen (Einbauart, Druckfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit gegen das Durchflußmedium) angepaßt werden. So können die Drosselscheiben z. B. aus allen metallischen Werkstoffen oder Kunststoffen hergestellt werden. Für die Dimensionierung sind die bekannten Berechnungsmethoden, wie sie für feste Lochblenden mit zentraler Bohrung angewendet werden, vollkommen ausreichend. Zudem erlauben die erfindungswesentlichen Konstruktionsmerkmale vielfältige Kombinationen aus unterschiedlich ausgestalteten Durchflußöffnungen und Öffnungsdimensionen, was die erfindungsgemäße Durchflußdrossel für zahlreiche Anwendungsfälle der meisten gasförmigen und flüssigen Durchflußmedien geeignet macht. Dies war in diesem Ausmaß nicht vorherzusehen.

Üblicherweise wird die verstellbare Durchflußdrossel zwischen zwei Rohrleitungsflansche geklemmt, wobei die vorher berechnete Einstellung vor der Fixierung der Durchflußdrossel im drucklosen Zustand eingestellt wird. Um den Einstellvorgang zu erleichtern, können die beiden Drosselscheiben auch mit Einstellstiften o. ä. Hilfseinrichtungen versehen werden, die die Bewegung der Drosselscheiben zueinander erleichtern. Auch können die Drosselscheiben mit skalierten Anzeigen, bspw. als Stellungsanzeige mit Arretiermöglichkeit, versehen werden, die die Öffnungsgrade und die Einstellungen im Fall einer vollständigen Demontage fixieren.

In den meisten Anwendungsfällen ist es erforderlich, die Drosselscheiben gegen das Austreten des jeweiligen gasförmigen oder flüssigen Durchflußmediums abzudichten, was die vorliegende Erfindung ebenfalls vorsieht und wofür vorzugsweise mindestens ein Runddichtring und/oder mindestens eine Flachdichtung eingesetzt werden, deren jeweilige Ausführung von den Anforderungen und der Dicke der Drosselscheiben abhängig ist, die aber immer zwischen den Drosselscheiben und zwischen den Drosselscheiben und dem Flansch anzuordnen sind. Dies gewährleistet insbesondere, daß eine neuerliche Verstellung der Drosseleinstellung nach Lockern der Flanschschrauben im wiederum drucklosen Zustand möglich ist. Dabei kann natürlich auch auf zusätzliche Abdichtungen verzichtet werden, wenn die Drosselscheiben selbst aus geeigneten abdichtenden Materialien gefertigt sind.

Die bereits angesprochene und überraschend große Vielfalt der Einsatzmöglichkeiten ist vor allem auf die Ausgestaltung der Durchflußöffnungen zurückzuführen, die gemäß Erfindung vorzugsweise jeweils als Rund- und/oder Schlitzbohrung und/oder als Kreissegment ausgebildet sind. Durch das Konstruktionsmerkmal der außermittig angebrachten Bohrungen ergeben sich somit in Abhängigkeit von den Öffnungsformen Öffnungsquerschnitte bis zu 100%, wobei alle möglichen Öffnungsvarianten fein vorjustiert werden können.

Das nachfolgende Diagramm zeigt, daß bei einer geforderten maximalen Durchflußöffnung der Drosselscheibe bis zu 50% des Rohrquerschnitts ein vollständiges Schließen möglich ist. Übersteigt die maximale Soll-Öffnung der Drosselscheibe 50% des Rohrquerschnitts, verbleibt in Minimal- Stellung immer ein Restöffnungsquerschnitt. Soll bspw. die max. Durchflußöffnung 60% des Rohrquerschnitts betragen, so beträgt aufgrund der vorgegebenen Geometrie die minimal einstellbare Durchflußöffnung 20%:

Vorteilhafterweise sieht die Erfindung auch vor, daß die Drosselscheiben symmetrisch gestaltet sind, was die Herstellung vereinfachen kann. Die beiden Drosselscheiben können aber auch voneinander abweichende Formen aufweisen. Wesentlich ist lediglich, daß sie exzentrisch angeordnete Durchflußöffnungen aufweisen, die die erfindungsgemäßen und durch Verdrehen der Drosselscheibe zueinander verstellbaren Öffnungsquerschnitte zulassen.

Aufgrund ihrer speziellen Konstruktionsmerkmale ist die Durchflußdrossel gemäß Erfindung insbesondere dazu geeignet, in verzweigten Strömungssystemen mit mehreren Durchflußdrosseln gemäß Erfindung kombiniert zu werden, was die Einsatzmöglichkeiten zusätzlich erweitert.

Eine typische erfindungsgemäße Durchflußdrossel entspricht folgendem Konstruktionsprinzip (Abb. 1): Die verstellbaren Drosselscheiben (3) werden z. B. zwischen 2 Flansche (1) mit Flachdichtungen (3) fixiert. Ein Zentrierstück (4) zentriert die beiden Drosselscheiben gegeneinander, wobei die Fixierung im Flanschpaar durch die Flanschschrauben erfolgt. Die Abdichtung nach außen erfolgt durch einen oder mehrere Runddichtringe (5). Zur Verstellung werden die beiden Drosselscheiben nach Lockern der Flanschschrauben bspw. mittels Rundstiften in den Bohrungen (2) gegeneinander verdreht. Am Umfang der beiden Drosselscheiben kann eine Stellungsanzeige mit Arretiermöglichkeit angebracht sein, so daß die Einstellung im Fall einer vollständigen Demontage nicht verloren geht. Durch Variation von Anzahl, Durchmesser und Anordnung der Durchflußöffnungen (6) kann die erfindungsgemäße Durchflußdrossel einem weiten Aufgabenbereich angepaßt werden.

Insgesamt gesehen zeichnet sich also die vorliegende Durchflußdrossel vor allem dadurch aus, daß sie aus wenigen Einzelteilen aufgebaut ist, deren Variationsmöglichkeiten einen breiten Aufgabenbereich erschließen. Insbesondere die Anzahl, die Ausgestaltung und die Anordnung der Durchflußöffnungen erlaubt eine Aufteilung verzweigter Strömungsverhältnisse in vorteilhafter Weise auf mehrere Entspannungsquerschnitte. Dies vermindert erheblich eventuelle Strömungsgeräusche, die bevorzugt bei Kavitation während der Entspannung auftreten können. Die verstellbare Durchflußdrossel gemäß Erfindung vereinigt somit die Vorteile einer Armatur (Einstellbarkeit ohne Demontage und Neuanfertigung) mit denen einer festen Lochscheibe (günstiger Preis, kurze Baulänge, permanente Fixierung auch bei Demontage).

Die nachfolgenden Abbildungen veranschaulichen beispielhaft die Vorteile des Konstruktionsprinzips der erfindungsgemäßen verstellbaren Durchflußdrossel, wobei insbesondere Abb. 2 die Vielfalt an möglichen Variationen andeutet.

Claims (6)

1. Manuell verstellbare Durchflußdrossel für konstanten Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Drosselscheiben besteht, die mittels Zentrierstück gegeneinander zentriert und jeweils mit mindestens einer exzentrisch angeordneten Durchflußöffnung versehen sind, die im drucklosen Zustand bei gelockerten Flanschen gegeneinander verdrehbar sind und die einen Gesamtöffnungsquerschnitt zwischen 0 und 100% ermöglichen.

2. Durchflußdrossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußöffnung jeweils als Bohrung und/oder Schlitz und/oder ein Kreissegment ausgebildet ist.

3. Durchflußdrossel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselscheiben symmetrisch gestaltet sind.

4. Durchflußdrossel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselscheiben gegen das Austreten des Durchflußmediums abgedichtet sind.

5. Durchflußdrossel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung mit mindestens einem Runddichtring und/oder mit mindestens einer Flachdichtung erfolgt.

6. Durchflußdrossel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in verzweigten Strömungssystemen mit mehreren Durchflußdrosseln entsprechend Anspruch 1 kombiniert wird.