DE2018776A1 - Regelventil - Google Patents

Regelventil

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Publication number
DE2018776A1
DE2018776A1 DE19702018776 DE2018776A DE2018776A1 DE 2018776 A1 DE2018776 A1 DE 2018776A1 DE 19702018776 DE19702018776 DE 19702018776 DE 2018776 A DE2018776 A DE 2018776A DE 2018776 A1 DE2018776 A1 DE 2018776A1
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DE
Germany
Prior art keywords
labyrinth
control valve
throttling
chamber
valve according
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Pending
Application number
DE19702018776
Other languages
English (en)
Inventor
Georg Dr. 5171 Stetternich. A62b 9-42 Heimann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KLEES oHG GEB
Original Assignee
KLEES oHG GEB
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/08Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level and having a throttling member separate from the closure member, e.g. screens, slots, labyrinths
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L55/00Devices or appurtenances for use in, or in connection with, pipes or pipe systems
    • F16L55/02Energy absorbers; Noise absorbers
    • F16L55/027Throttle passages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lift Valve (AREA)

Description

  • Regelventil Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil zur genauen und reproduzierbaren Regelung kleiner Gasströme.
  • Zur Regelung kleiner Gasströme, beispielsweise in gaschromatographischen Geräten, wurden bisher Nadelventilte benutzt. In ihrer Wirkung entsprechen indessen gewöhnliche Nadelventile einer kurzen Kapillare mit einem veränderlichen Durchmesser. Bei solchen Nadelventilen ändert sich die Durchflußmenge etwa mit der vierten Potenz der Anderung des Durchmessers.
  • Somit verläuft die Regelcharakteristik solcher Ventile sehr steil, d.h. kleine Verstellungen der Nadelhöhe in der Größenordnung einige /t ergeben bereits erhebliche Änderungen des durchfließenden Gasstromes.
  • Aus diesem Grunde ist eine reproduzierbare Einstellung derartiger Ventile fastunmöglich, da bereits Temperaturänderungen kleine Verstellungen der Nadel gegenüber dem Sitz ergeben und daher ungewollte Durchflußänderungen auftreten.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Regelventil für die Regelung kleiner und kleinster Gasströme zu schaffen, das die genannten Nachteile nicht besitzt und bei dem die genaue und reproduzierbare Regelung kleiner Gasströme mit einem langen Verstellweg des Regelorgans möglich ist.
  • Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß mit oder ohne einer Einrichtung zur Verdrosselung eine unabhängig veränderbare Labyrinthdrosselung in den Gasstrom geschaltet ist.
  • Ausführungsbeispiele eines Regelventils gemäß der Erfindung sollen nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Regelventils gemäß der Erfindung im Schnitt mit einem Nadelventil als Einrichtung zur Vordrosselung, Fig. 2 eine schematische Darstellung den Regelcharakteristik für das Nadelventilteil eines ausgeführten Regelventils, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Regelcharakteristik des Labyrinthteiles eines ausgeführten Regelventils, Fig. 4a drei Ausführungsbeispiele der Ausbildung von Drosselbis c scheiben, Fig. 5 zwei weitere Ausführungsbeispiele einer Labyrinthdrosselung und 6 gemäß der Erfindung.
  • in Fig. 1 ist ein Längsechnitt durch ein Regelventil gemäß der Erfindung gezeigt* Als Einrichtung zur ?~ordrosselung ist hier ein Diadelventil vorgesehen, das aus einem den Einlaß 3 für den Gasstrom enthaltenden Gehäuse 1 besteht, in dem eine mit einem Sitz ;#a zusammenwirkende Nadel 2 an einer Spindel 4 mit Handrad 5 angeordnet ist, steht mit einem weiteren Gehäuse 6 in Verbindung, in dem eine zylindrische Kammer 7 ausgebildet ist, die etwa in ihrer Mitte eine Stufe 7a besitzt, an der ein erweiterter Innen durchmesser der Kammer 7 beginnt und an der ein Auslaß 12 für den geregelten Gasstrom ausgebildet ist. Im engeren Teil der Kammer 7 ist ein in gleichmäßigen Abständen Scheiben 8a tragender Labyrinthkörper 8 angeordnet, der mittels einer Spindel 9 und Handrad 10 in der Kammer 7 verschAebbar gelagert ist.
  • Jede der Scheiben 8a ist mit einem etwas geringeren Durchmesser ausgeführt als der innere Durchmesser des engeren Teils der Kammer 7. Auf diese Weite bildet Jede Scheibe 8a eine tabyrinthdrosselung für den Gasstrom vom Einlaß 3 zum Auslaß 12. Die Ausbildung der Gestalt des äußeren Umfanges der Scheiben 8a ist in Fig. 4a bis c gezeigt. Der äußere Umfang der Scheiben wird je nach Bedarf entweder rechteekig, spitz oder trapezförmig ausgebildet.
  • Eine weitere Ausftihrungsform der Kammer 7 und des Labyrinthkörpers 8 ist in Fig. 5 gezeigt. Hier ist im Gehäuse 6 eine Reihe von in gleichmäßigen Abständen angeordneten ringförmigen Vorsprüngen 6' ausgebildet und der Labyrinthkörper 8 zylindrisch gestaltet.
  • In Fig. 6 ist eine Kombination der Ausführung des Labyrinthkörpers 8 nach Fig. 1 und des Gehäuses 6 nach Fig. 5 gezeigt.
  • Die Wirkung der Labyrinthdrosselung besteht darin, daß an jeder Scheibe 8a des Labyrinthkörpers 8 der in der Kammer 7anstehende Druck in Gasgeschwindigkeit umgesetzt wird, so daß der Gasdruck von Scheibe zu Scheibe abfällt.
  • Somit wird auch die Stärke des Gasstromes von Scheibe zu Scheibe kleiner, wobei der Gesamtgasdurchsatz durch die Labyrinthdrosselung sich sehr genau und feinfühlig Je nach der Anzahl der in der Kammer 7 vorhandenen Labyrinthscheiben drosseln läßt.
  • Für den gesamten Differenzdruck zwischen dem Eingang in die Kammer 7 und dem Auslaß 12 ist das Spiel zwischen den Labyrinthscheiben 8a und der Innenwand der Kammer 7 sowie die Anzahl und Gestalt der Labyrinthscheiben 8a maßgebend. Durch Verschieben des Labyrinthkörpers 8 in der Kammer 7 wird die durchströmende Gasmenge geregelt Hierbei ist die Weglänge des Labyrinthkörpers für die gleiche Anderung des Gasaustritts um mehr als zwei Zehnerpotenzen größer als die Weglänge der Nadelverschiebung des Nadelventils. Deshalb ist die Einstellung der Größe eines Gasstromes mit größter Genauigkeit und Reproduzierbarkeit möglich und ist insbesondere gegend über allen Störeinflüssen wie beispielsweise Temperaturänderungen unabhängig.
  • Die Arbeitsweise des gesamten Regelventils besteht in einer Voreinstellung mittels des Nadelventils und in einer Feineinstellung mittels der Labyrinthdrosselung.
  • In Fig. 2 und 3 sind schematisch die Regelcharakteristiken der beiden Ventilteile eines ausgeführten Regelventils bei Verwendung auf Helium gezeigt. Aus Fig. 2 ist zu ersehen, daß bereits mit einem Nadelhub von 0,05 mm - entsprechend einem Zehntel der Umdrehung der Spindel 4 (gesamter Winkel von 360) - der Gasstrom auf den sechsfachen Wert vergrößert wird. Demgegenüber zeigt die Regelcharakteristik nach Fig. 3, daß eine Verschiebung des Labyrinthkörpers um 6 mm entsprechend 12 Umdrehungen der Spindel 9 (gesamter Drehwinkel = 43200) den Gasstrom um den Faktor 3 vergrößert. Um eine gleiche Anderung der Menge des Gasdurchflusses zu erreichen, ist der Weg des Labyrinthkörpers somit um den Faktor 240 größer als der Weg des Nadelventils. Hierbei wurde eine gleiche Steigung der Gewinde der beiden Spindeln 4 und 9 vorausgesetzt, die bei dem Ausführungsbeispiel 0,5 mm gewählt wurde.
  • Die weiteren Daten sind: Nadelventil: Sitzöffnung 0,5 mm Nadelsteigung 1 : 5 Labyrinthventil: Anzahl der tabyrinthscheiben = 10 Spiel zwischen 7 und 8 = 0,01 mm Länge des Körpers 8 = 10 mm Durchmesser von 8 = 6 mm Das Ventil ist ausgelegt zur Regelung eines Heliumstromes zwischen 1 und 5 N1 bei einem Vordruck von 1,2 - 1,4 ata und einem p von 150 - 200 Torr.
  • Die Regelkurve Gasstrom / Hub des Labyrinthkörpers verläuft bei einem Ventil nach dieser Erfindung weitgehend linear, so daß ein solches Ventil auch gut als Stellglied für Regelzwecke mit stetiger Regelung eingesetzt werden kann.
  • Obwohl beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Einrichtung für die Vordrosselung als ein Nadelventil ausgeführt ist, ist in gleicher Weise auch jede andere Einrichtung zur Vordrosselung denkbar, beispielsweise eine auswechselbare Düse oder Blende. In Fällen in denen keine Einrichtung zur Vordrosselung erforderlich ist, beispielsweise bei niedrigen Vordrucken, wird das Regelventil gemäß der Erfindung auch ohne Vordrosselung als unabhängig veränderbare Labyrinthdrosselung ausgeführt.
  • Patentansprüche:

Claims (5)

  1. Patentansprüche l. Regelventil zur genauen und reproduzierbaren Regelung kleiner Gasströme, dadurch gekennzeichnet, daß mit oder ohne eine Einrichtung zur Vordrosselung eine unabhängig veränderbare Labyrinthdrosselung (7, 8, 8a, 9, 10) in den Gasstrom geschaltet. ist.
  2. 2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Labyrinthdrosselung aus einem mehrere Scheiben (8a) enthaltenden Labyrinthkörper (8) besteht, der in einer zylindrischen, mit einem nach einer Seite stufenförmig erweiterten Innendurchmesser ausgebildeten Kammer (7) verschiebbar angeordnet ist.
  3. 3. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Umfang der Scheiben (8a) rechteckig, spitz oder trapezförmig ausgebildet ist.
  4. 4. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Labyrinthdrosselung aus einer in einem Gehäuse (6) ausgebildeten, mit ringförmigen Vorsprüngen (6') versehen, Kammer (7) besteht, in der ein zylindrischer Körper (8) verschiebbar angeordnet ist.
  5. 5. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Labyrinthdrosselung aus einer Kombination aus innen in einem Gehäuse (6) mit ausgebildeten ringförmigen Vorsprüngen (6r) versehenen Kammer (7) besteht, in der ein mit Scheiben (8a) besetzter Labyrinthkörper (8) verschiebbar angeordnet ist.
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EP0351579A3 (en) * 1988-07-11 1990-02-21 Hydac Technology Gmbh Device for proportioning a lubricant

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