DE2016646C2 - Ventil für strömende Medien - Google Patents
Ventil für strömende MedienInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
- F16K27/06—Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks
- F16K27/062—Construction of housing; Use of materials therefor of taps or cocks with conical plugs
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
a) zumindest der Obergangsbereich (76 bzw. 78) an der Ausströmseite ist in Art eines bei
Ventilen mit kreisrundem Durchlaßquerschnitt an der Absperrstelle bekannten Kurzdiffusors
mit plötzlicher Erweiterung am Diffusorausgang ausgebildet;
b) der sich aus der Querschnittserweiterung ergebende äquivalente Kegelwinkel beträgt 6°
bis 20°;
c) die Querschnittsfläche des Kurzdiffusors ist in der am äußeren Ende des Anschlußstutzens
angeordneten plötzlichen Erweiterung der Durchflußfläche des anzuschließenden Rohres
angepaßt;
die Trapezform des Querschnitts in dem sich kontinuierlich erweiternden Übergangsbereich beibehalten
ist und der Übergang auf den kreisrunden Querschnitt des sich anschließenden Rohres zusammen
mit der plötzlichen Erweiterung am Diffusorausgang erfolgt.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergangsbereich (76 bzw. 78) eine
kontinuierliche Querschnittserweiterung längs seiner Achse aufweist, die der Querschnittsänderung
eines Konus mit Kegelwinkel im Bereich von 10° bis 14° entspricht.
3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Begrenzungswände des
Übergangsbereiches (76 bzw. 78) an der plötzlichen Erweiterung mit einem Radius bis zu D/4 krümmen,
wobei D der Durchmesser des anzuschließenden Rohres ist.
4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die plötzliche Erweiterung
am Diffusorausgang praktisch am äußeren Ende des Anschlußstutzens und zu gleichzeitigem
Übergang auf Querschnittsgröße und Querschnittsform des anzuschließenden Rohres ausgebildet ist.
5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die plötzliche Erweiterung
am Diffusorausgang in der Verbreitung des Trapez-Querschnitts des Übergangsbereiches (76
bzw. 78) an den Trapez-Breitseiten auf den Durchfluß-Querschnitt des anzuschließenden Rohres
besteht.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil für strömende Medien mit gegenüber einem kreisrunden
Leitungsquerschnitt eingezogenem, im wesentlichen trapezförmigen Durchlaßquerschnitt an der Absperrstelle
und zwischen der Absperrstelle und den Ansatzflächen für die Leitungen kontinuierlich sich nach
Art eines Diffusors erweiternden Übergangsbereichen. Bei einem aus US-PS 27 99 468 bekannten Ventil dieser
Art sind die Übergangsbereiche mit kontinuierlicher Änderung der Querschnittsform von kreisrundem
Querschnitt zum trapezförmigen Durchlaßquerschnitt und umgekehrt ausgebildet An der Eingangsseite dez
Ventils erfolgt diese Änderung der Querschnittsform unter gleichzeitiger Verengung, während an der
Ausgangsseite des Ventils der Trapez-Querschnitt an seinen Schmalseiten verengt und seinen Breitseiten
verbreitert wird, um so kontinuierlich in kreisrunde Form übergeführt zu werden. Hieran ist dann ein
zweites konisches Übergangsstück angeschlossen, um auf die Größe der Durchflußfläche des anzuschließenden
Rohres anzupassen. Abgesehen davon, daß solche Ventile nur in einer Durchflußrichtung die Vermeidung
hoher Druckverluste ermöglichen, sind die Herstellungskosten im Hinblick auf die in den Übergangsbereichen
vorgenommene kontinuierliche Veränderung der Querschnittsform und die unterschiedliche Ausbildung
beider Übergangsbereiche für derartige Ventile sehr hoch. Die Notwendigkeit, ein zusätzliches konisches
Übergangsstück einzusetzen, bedingt sehr hohen Platzbedarf für derartige Ventile.
Aus US-PS 27 99 467 und US-PS 30 05 617 sind Ventile dieser Art bekannt, bei denen ausgangsseitig ein
hülsenförmiges Übergangsstück angesetzt ist, in welchem zugleich kontinuierliche Überführung von im
wesentlichen rechteckigem Querschnitt auf kreisrunden Querschnitt und auf die Größe der Durchflußfläche des
anzuschließenden Rohres erfolgen. Dieses ausgangsseitige, hülsenförmige Übergangsstück ist an den ausgangsseitigen
Stutzen des Ventils angesetzt und dabei in das anzuschließende Leitungsrohr einzusetzen. Ventile
dieser Art sind betriebsmäßig im allgemeinen recht erfolgreich eingesetzt worden, um den Druckverlust
möglichst gering zu halten und um den wirksamen Durchfluß durch das Ventil und die Leitungen zu
verbessern. Sie sind jedoch in mancherlei Hinsicht dadurch unvorteilhaft, daß die erforderlichen hülsenförmigen
Übergangsstücke speziell ausgeführt werden müssen und deshalb teuer sind und nicht ohne weiteres
in Standardlängen herstellbar sind, da ihre effektive Länge von der relativen Größe zwischen den Durchflußflächen
der Ventilöffnung und des anzuschließenden Rohres abhängt. Die hülsenförmigen Übergangsstücke
sind auch nur mühselig einzubauen. Schließlich kommen bei diesen bekannten Ventilen die Vorteile des Diffusors
nur zur Geltung bei Durchfluß in einer einzigen Richtung.
Aus DE-PS 9 09 115 ist bei Ventilen mit kreisrundem
Durchlaß-Querschnitt an der Absperrstelle bekannt, den Übergangsbereich zumindest an der Ausströmseite
in Art eines Kurzdiffusors mit plötzlicher Erweiterung am Diffusorausgang auszubilden, wobei als vorteilhaft
angegeben wird, den Kegelwinkel des sich kontinuierlich erweiternden Diffusorteiles kleiner als 14°, optimal
bei 8° auszubilden. Mit der plötzlichen Erweiterung am Diffusorausgang erfolgt die Anpassung an die Durchflußfläche
des anzuschließenden Rohres.
Ferner ist aus Bruno Eck, technische Strömungslehre, 5. Auflage, 1958, Seiten 195, 197 und 198 bekannt, daß
bei Rechteck- und Kreisdiffusoren der Höchstwert des Wirkungsgrades im Öffnungswinkel-Bereich zwischen
6° und 10° liegt. Für Kurzdiffusoren ist dort zu entnehmen, daß bei Erweiterungswinkeln bis zu 20° bis
25° mit Querschnittsverhältnissen von Durchlaßquerschnitt der Absperrstelle zu Durchflußfläche des
anzuschließenden Rohres bei 1:4 noch durchaus hinnehmbare Verluste zu erwarten sind.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, Ventile der aus US-PS 27 99 467, 27 99 468 und 30 05 617
bekannten Art dadurch wesentlich zu verbessern, daß unter Beibehaltung des DruckwirkunfTgrades dieser
Ventile die Übergangsbereiche von der Durchflußfläche des anzuschließenden Rohres auf den im wesentlichen
trapezförmigen Durchlaßquerschnitt an der Absper-stelle und umgekehrt wesentlich vereinfacht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß unier gemeinsamer Anwendung
folgender, für sich bekannter Mittel
a) zumindest der Übergangsbereich (76 bzw. 78) an der Ausströmseite ist eine Art eines bei Ventilen
mit kreisrundem Durchlaßquerschnitt an der Absperrstelle bekannten Kurzdiffusors mit plötzlicher
Erweiterung am Diffusorausgang ausgebildet;
b) der sich aus der Querschnittserweiterung ergebende äquivalente Kegelwinkel beträgt 6° bis 20°;
c) die Querschnittsfläche des Kurzdiffusors ist in der am äußeren Ende des Anschlußstutzens angeordneten
plötzlichen Erweiterung der Durchflußfläche des anzuschließenden Rohres angepaßt;
die Trapezform des Querschnitts in dem sich kontinuierlich erweiternden Übergangsbereich beibehalten ist und
der Übergang auf den kreisförmigen Querschnitt des sich anschließenden Rohres zusammen mit der plötzlichen
Erweiterung am Diffusorausgang erfolgt.
Durch die Vereinfachung können die Übergangsbereiche zu beiden Seiten der Absperrstelle gleich
ausgebildet werden, so daß das Ventil keine bevorzugte Durchströmungsrichtung mehr aufweist. Da zusätzliche
Übergangsstücke nicht mehr vorgesehen sind, entfallen auch die mit ihnen verbundenen Nachteile, wie
Verteuerung, erhöhte Einbaulänge und Einbauschwierigkeiten.
Der Übergangsbereich kann mit einer Querschnittsänderung längs seiner Achse ausgebildet sein, die der
Querschnittsänderung eines Konus mit Kegelwinkel im Bereich von 10° bis 14° entspricht. Bei Benutzung
solcher äquivalenter Kegelwinkel entsprechender Querschnittsänderung läßt sich optimaler Druckwirkungsgrad
erreichen.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können sich die Begrenzungswände des Übergangsbereiches an
der plötzlichen Erweiterung mit einem Radius bis zu D/A krümmen, wobei D der Durchmesser des
anzuschließenden Rohres ist.
Bevorzugt wird man die plötzliche Erweiterung am Diffusorausgang praktisch am äußeren Ende des
Anschlußslutzens und zu gleichzeitigem Übergang auf Quersciinittsgröße und Querschnittsform des anzuschließenden
Leitungsrohres ausbilden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die plötzliche Erweiterung am Diffusorausgang in
der Verbreiterung des Trapez-Querschnitts des Übergangsbereiches an den Trapez-Breitseiten auf den
Durchflußquerschnitt des anzuschließenden Rohres bestehen. Es kann somit die kontinuierliche Erweiterung
im Übergangsbereich an den Schmalseiten des Trapez-Querschnitts bis in die Anschlußstelle des anzuschließenden
Rohres geführt und die plötzliche Erweiterung lediglich an den Breitseiten des Trapez-Querschnitts
vorgesehen werden. Hierdurch läßt sich eine besonders günstige Vereinfachung der Übergangsbereiche erreichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Ventil für strömende Medien mit symmetrischer Ausbildung der Übergangsbereiche und im wesentlichen trapezförmigen Durchlaßquerschnitt
an der Absperrstelle im Schnitt 1-1 der Fig. 2;
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 der F i g. 1 und F i g. 3 eine Endansicht nach der Linie 3-3 der F i g. 2.
im dargestellten Beispiel handelt es sich um ein Ventil
für strömende Medien, beispielsweise Flüssigkeiten mit einem konischen Absperrelement 70, das eine Durchlaßöffnung
71 mit im wesentlichen trapezförmigen Durchlaßquerschnitt aufweist (siehe F i g. 3). Das Ventilgehäuse
75 weist in seinem das Absperrelement 70 aufweisenden Bereich Ventilkörperöffnungen 72 und 74
auf, die in geöffneter Stellung des Absperrelements 70 ähnliche Trapezform wie der Durchlaßquerschnitt
aufweisen. Zu beiden Seiten dieser Ventilkörperöffnung 72 und 74 sind in symmetrischer Anordnung Übergangsbereiche
76 und 78 angeschlossen, die sich praktisch bis zum jeweiligen Eingang und Ausgang 80 bzw. 82 des
Ventils erstrecken, d. h. bis praktisch zum äußeren Ende der Anschlußstutzen. Wie aus F i g. 3 ersichtlich,
erweitern sich die Wände der Übergangsbereiche 76 und 78 derart, daß in jedem Querschnitt ähnliche
Trapezform erhalten bleibt. Der Einschlußwinke] zwischen den sich paarweise gegenüberliegenden
Wänden, die die Übergangsbereiche 76 und 78 in der horizontalen und vertikalen Ebene begrenzen, ist so
gewählt, daß er ein Flächenzuwachsverhältnis in den Übergangsbereichen 76 und 78 ergibt, das im wesentlichen
dasselbe ist wie bei einem konischen Übergangsbereich mit Kegelwinkel von 6° bis kleiner als 20°,
vorzugsweise 10° bis 14°.
Die Übergangsbereiche 76 und 78 erstrecken sich über die gesamte verfügbare Übergangslänge im
angestrebten Einschlußwinkel bis zu einem praktischerweise möglichst nahen Punkt am jeweiligen Ventilende,
wo die plötzliche Erweiterung vorgesehen ist. Dort ist — wie aus Fig.3 ersichtlich — der jeweilige
Übergangsbereich 76 bzw. 78 im wesentlichen auf die Durchflußfläche des anzuschließenden Rohres verbreitert,
also praktisch nur an den Breitseiten des Trapez-Querschnitts vorgenommen.
Die Begrenzungswände der Übergangsbereiche 76 und 78 krümmen sich an der plötzlichen Erweiterung bei
79 mit einem Radius, der bis zu D/4 beträgt, wobei Öder Durchmesser des anzuschließenden Rohres ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Ventil für strömende Medien mit gegenüber
einem kreisrunden Leitungsquerschnitt eingezogenem, im wesentlichen trapezförmigem Durchlaßquerschnitt
an der Absperrstelle und zwischen der Absperrstelle und den Ansatzflächen für die
Leitungen kontinuierlich sich in Art eines Diffusors erweiternden Obergangsbereichen, dadurch gekennzeichnet,
daß unter gemeinsamer Anwen- )0 dung folgender, für sich bekannter Mittel
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