DE2020015A1

DE2020015A1 - Regelventil

Info

Publication number: DE2020015A1
Application number: DE19702020015
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl-Ing Haefcle; Otto Dipl-Ing Kramer; Helmut Dipl-Ing Meyer-Kahrweg
Original assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Current assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Priority date: 1970-04-24
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1972-01-05

Description

Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

α ι» ι χ ι ι o^ / / Dipiom-lngenieur

Anwaltsakte: 34 489/mm/M Dn-Ing. Manfred Honke

Essen, den 6. April 1970 Kettwiger Straße 36

Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung Steinkohlen-Elektrizität-Aktiengesellschaft, 43 Es s e η, Bismarckstraße 54

Regelventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Regelventil, insbesondere für Flüssigkeiten, bestehend aus in einem Rohr angeordneten Drosselkörper und Regelorgan* Solche Regelventile sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Insbesondere sind Regelventile bekannt, bei denen der kegelförmige Drosselkörper zugleichRegelorgan ist und dazu einen zugeordneten Gehäusesitz aufweist. Nachteilig ist bei diesen Regelventilen, daß die Druckreduzierung und Mengeregelung in einem räumlich äußerst kleinen Bereich, nämlich zwischen Drosselkegel und Gehäusesitz, erfolgt. Durch die dabei auftretenden hohen Geschwindigkeiten des Strömungsmediums kommt es in der Regel,

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trotz evtl. Panzerungen, schon nach kurzer Betriebszeit zu Abtragungen der Werkstoffe an den Gehäusesitzen und den Drosselkegeln, wodurch die Regelventile undicht werden und sich in ihrer Mengenregelcharakteristik ändern. Je höher der Druckabbau in solchen Regelventilen ist, umso größer sind P die Verschleißerscheinungen und umso schneller treten diese auf. Weiterhin ist nachteilig, daß die Stellweg-Mengencharakteristik mehrerer gleicher solcher Regelventile durch zwangsläufiger Fertigungstoleranzen häufig sehr unterschiedlich sein kann. Hier will die Bfindung Abhilfe schaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil zu schaffen, bei dem es auch bei hoher'Druckreduzierung zu möglichst geringen Verschleißerscheinungen kommt und welches bei mehrfacher gleicher Ausführung trotz Fertigungstoleranzen eine im wesentlichen gleichbleibende Stellweg-Mengencharakteristik aufweist.

Die Erfindung betrifft ein Regelventil, insbesondere für Flüssigkeiten, bestehend aus in einem Rohr angeordneten Drosselkörper und Regelorgan. Die Erfindung besteht darin, daß der im Rohr feststehende und den Querschnitt des Rohres abschließende Drosselkörper eine Vielzahl von Drosselkanälen aufweist und das Regelorgan als auf der druckseitigen Stirnfläche des Drosselkörpers gleitender Schieber ausgebildet ist. In weiterer Ausbildung der Erfindung weisen die Drpsselkanäle einen im wesentlichen konstanten Querschnitt auf und verlaufen im wesentlichen in

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zum Drosselkörper axialer Richtung. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß das Verhältnis von Oberfläche zu Querschnitt der Drosselkanäle so zu wählen ist, daß der Druckabbau nur durch die Reibung des strömenden Mediums an der Oberfläche der Drosselkanäle erfolgt. Dazu sind zunächst die Querschnitte der Drosselkanäle so zu bemessen, daß die Summe der Querschnitte dem geforderten maximalen Mengendurchsatz entspricht, während die Länge der Drosselkanäle so zu wählen ist, daß der gesamte Druckabbau des durch die Drosselkanäle strömenden Mediums auf eine für das Material schonende Weise erfolgt. Um eine annähernd stufenlose Mengenregelung durch Frei- _v gäbe oder Abdecken von Drosselkanälen zu erhalten, muß die Anzahl der Drosselkanäle groß genug sein.

In einfachster Ausführungsform bestehen die Drosselkanäle aus Axialbohrungen im Drosselkörper. In einer anderen Ausführungsform, die insbesondere für sehr lange Drosselkanäle, d.h. sehr hohe Druckreduzierung, geeignet ist, bestehen die Drosselkanäle aus im Drosselkörper befestigten Röhrchen, die Je nach dem geforderten Druckabbau auf der Rückseite des Drosselkörpers verlängert sein können. Bei einer weiteren Ausführungsform weist der Drosselkörper einen aus einem oder mehreren ineinandergesetzten Kegelstümpfen bestehenden Konuseinsatz auf, wobei die Drosselkanäle aus auf den äußeren. Mantelflächen der Kegelstümpfe verlaufenden Nuten bestehen. Der Schieber des Regelventils ist bevorzugt entweder als Keilschieber oder Drehschieber ausgebildet und weist an der der Stirnfläche des Drosselkörpers zugeordneten Seite eine angeschliffene Steuer-

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kante auf. Diese Steuerkante gibt Je nach geforderter Durchsatzmenge mehr oder weniger Kanäle frei. Sind sämtliche Drosselkanäle an der Stirnseite des Drosselkörpers abgedeckt, so 1st die Durchsatzmenge gleich Nullj sind sämtliche Drosselkanäle frei, so erreicht der Mengendurchsatz seinen größten Wert.

^w Ist der Schieber als Drehschieber ausgeführt, so weist dieser nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung zwei gegenüberliegende, auf der Stirnfläche des Drosselkörpers drehbare Viertelkreisflä'chen auf. Die Drosselkanäle sind dann entsprechend in zwei gegenüberliegenden Viertelkreisflächen an der Stirnfläche des Drosselkörpers angeordnet. In allen Fällen ist es zweckmäßig, die aufeinander gleitenden Flächen des Regelventils mit Panzerungen aus einem gegen Reibverschleiß und Erosion beständigen Werkstoff zu versehen.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, daß auch nach sehr langen Betriebszeiten bei Reduzierungen von fc sehr hohen Drücken so gut wie keine Verschlußerscheinungen auftreten. Wie Versuche ebenfalls zeigten, weisen die erfindungsgemäßen Regelventile selbst bei nicht ausreichender Panzerung stets gleichbleibende Stellweg-Mengencharakteristik auf. Die Mengenregelung kann sehr feinfühlig und genau vorgenommen werden. Nach den verschiedenen Ausführungsformen der Drosselkanäle kann der gewünschte Druckabbau auf einfachste Weise verwirklicht werden, wobei durch die Art der Anordnung der Drosselkanäle an der Stirnfläche des Drosselkörpers nahezu jede beliebige Regelcharakteristik erreicht werden kann. Gleichzeitig hat die Erfindung den Vorteil einfacher Konstruktion und damit preisgünstiger Fertigung.

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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es !zeigen:

Fig. 1 ein Regelventil mit Keilschieber,

Fig. 2 einen Schnitt A-B durch den Gegenstand nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Regelventil mit Drehschieber,

Fig. 4 eine Aufsicht auf die der Stirnfläche des Drosselkörpers zugeordnete Fläche des Drehschiebers nach Fig. 3,

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Stirnfläche des Drosselkörpers nach Fig. 3,

Fig. 6 einen Querschnitt und eine Aufsicht auf die Stirnfläche eines anderen Drosselkörpers für das Regelventil nach Fig. 3,

Fig. 7 einen Querschnitt und eine Aufsicht auf die Stirnfläche eines weiteren Drosselkörpers für das Regelventil nach Fig. 3.

Die in den Figuren 1 und 3 dargestellten Regelventile dienen der Druckreduzierung und Mengenregelung. Sie bestehen in ihrem wesentlichen Aufbau zunächst aus einem in einem Rohr 1 feststehenden und den Querschnitt des Rohres 1 abschließenden Drosselkörper 2 sowie einem auf der druckseitigen Stirnfläche 5

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des Drosselkörpers 2 gleitenden Schieber j5. Der Drosselkörper 2 weist jeweils eine Vielzahl von Drosselkanälen 4 mit konstantem Querschnitt auf, die im wesentlichen in zum Drosselkörper 2 axialer Richtung verlaufen und an der plangeschliffenen Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 beginnen. Die fc Freigabe oder Abdeckung der Drosselkanäle 4 erfolgt durch einen auf der plangeschliffenen Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 zu verschiebenden oder zu verdrehenden, ebenfalls plangeschliffenen Schieber J. Die an den Schieber 5 angeschliffenen Steuerkante 20 gibt je nach der geforderten Durchsatzmenge mehr oder weniger Drosselkanäle 4 frei.

Alle aufeinanderIiegenden Flächen 5-8 von Drosselkörper 2 und Schieber 5 weisen Panzerungen 21 auf, die aus einem gegen Relbungsverschleiß und Erosion beständigen Werkstoff bestehen. Der plangeschliffene Schieber 3 liegt auf der ebenfalls plangeschliffenen Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 satt auf und wird durch den Vordruck des strömenden Mediums fest ψ angepreßt. Dadurch ist immer eine dichte Absperrung der abgedeckten Drosselkanäle 4 gewährleistet, und es können keine Nebenleckmengen die Charakteristik des Regelventils verändern. Das Hin- und Herschieben oder Verdrehen des Schiebers 3 auf dem Drosselkörper 2 durch die Mengenregelung bwirkt ein ständiges, selbsttätiges Einschleifen der beiden Dichtflächen 5,6 aufeinander, wodurch ein evtl. doch noch auftretender Verschleiß ausgeglichen werden kann. Da die Drosselkanäle 4 einen verhältnismäßig kleinen Querschnitt haben, ist die Anpressung des Schiebers jj auf die Stirnseite 5 des Drosselkörpers 2 nur so groß, daß die Betätigung mit relativ geringer Stellkraft erfolgen kann. Die Betätigung des Schie-

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bers 3 erfolgt über eine nach außen geführte, mit einer Stopfbuchse abgedichtete Spindel, die axial verschoben oder verdreht werden kann.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Regelventil ist der Schieber 3 als Keilschieber ausgeführt. Während die druckseitige Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 sowie die dieser zugeordnete Fläche 6 des Schiebers 3 orthogonal zur Achse des Rohres 1 bzw. des Drosselkörpers 2 angeordnet 1st, steht die druckseitige Fläche 7 des Schiebers 3 gegenüber der Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 etwas geneigt. Entsprechend ist im Rohr 1 mit dem gleichen Neigungswinkel eine Gegendichtfläche 8 eingesetzt. Wird der Keilschieber 3 in die Schließstellung bewegt, so bewirken die keilförmig zueinander angeordneten Dichtflächen 6,7 ein besonders starkes Anpressen. Bei evtl. Undichtigkeit an der Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 wird das Regelventil durch die zweiten Dichtflächen 7*8 dichtgehalten. Der Drosselkörper 2 weist etwa fünfzig parallel zueinander angeordnete Drosselkanäle 4 auf, die im Ausführungsbeispiel aus in den Drosselkörper 2 eingelöteten Röhrchen 9 bestehen. Wie Fig. 2 zeigt, sind die einzelnen Drosselkanäle 4 über die Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 gleichmäßig verteilt.

Fig. 3 zeigt ein Regelventil mit Drehschieber 3, der mittels einer Feder 22 gegen die Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 gepreßt wird. Die Druckseite des Rohres 1 des Regelventils ist gegenüber der Achse des Drosselkörpers 2 rechtwinklig abgebogen. Die einander zugeordneten Flächen 5,6 des Drossel-.

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körpers 2 und Drehschiebers 3 besitzen den gleichen, kreisförmigen Querschnitt. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die der Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 zugeordnete Fläche 6 des Drehschiebers j5 in Viertelkreisflächen 1>-16 aufgeteilt, von denen zwei gegenüberliegende Viertelkreisflächen I4,l6 mit

P einer diese verbindenden kleineren Kreisfläche I7 im Zentrum auf der Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 aufliegen, während die beiden verbleibenden Teile der Viertelkreisflächen 13,15 als Ausnehmungen ausgebildet sind, durch die das strömende Medium an die Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 herangeführt wird. Wie Fig. 5 zeigt, sind die Drosselkanäle 4 an der Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 in entsprechender Weise in zwei gegenüberliegenden Viertelkreisflächen 18,19 angeordnet. Die Drosselkanäle 4 bestehen aus relativ zum Drosselkörper 2 langen Röhrchen 9* die in von der Stirnseite 5 des Drosselstückes 2 ausgehende Bohrungen eingesetzt sind. Mit zunehmender Länge und Entfernung vom Drosselkörper 2 sind die Röhrchen 9 infolge des sich verengenden Querschnittes des Rohres 1

" zur Mittelachse des Rohres 1 hin zusammengeführt. Diese Ausführungsform des Drosselstückes 2 mit Röhrchen 9 als Drosselkanälen 2 ist insbesondere für den Abbau hoher Druckdifferenzen geeignet, da die Röhrchen 9 in nahezu beliebiger Länge ausgeführt werden können. Verstopfte Röhrchen 9 können leicht ersetzt werden.

Fig. 6 zeigt einen Querschnitt mit Aufsicht auf die Stirnfläche 5 eines anderen Drosselkörpers 2, der zum Einsatz in

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das in Fig. 3 gezeigte Regelventil mit Drehschieber 3 geeignet ist. Die Drosselkanäle 4 bestehen aus einer Vielzahl von Axialbohrungen im Drosselkörper 2. Da sich die Länge der Axialbohrungen 4 nach den fertigungstechnisch möglichen Bohrtjefen richtet, wird ein solcher Drosselkörper 2 bevorzugt für den Abbau geringerer Druckdifferenzen eingesetzt. Verstopfungen können durch Ausbohren leicht beseitigt werden. Nachträgliche Vergrößerung der Bohrungen 4 zur Erhöhung des Mengendurchsatzes ist Möglich.

Für den Abbau mittlerer bis hoher Druckdifferenzen mittels langer Drosselkanäle 4 ist die Ausführungsform nach Fig. 7 vorgesehen. Der Drosselkörper 2 weist einen Konuseinsatz 10 auf, der aus einem Kegelstumpf 11 und einem darüber formschlüssig angeordneten Hohlkegelstumpf 12 besteht. Drosselkörper 2 und Konuseinsatz 10, d.h. Kegelstumpf 11 und Hohlkegelstumpf 12, 'weisen gleiche Länge auf. Die Drosselkanäle bestehen aus auf den äußeren Manteflachen der Kegelstümpfe 11,12 verlaufenden Nuten. Sämtliche Berührungsflächen sind aufeinander eingeschliffen. Ebenso ist die Stirnfläche 5 des Drosselkörpers 2 nach Einsetzen des Konuseinsatzes 10 plangeschliffen. Diese Ausführungsform ist einfach herzustellen, wobei jedoch aus fertigungstechnischen Gründen nur begrenzte Baulängen zu erreichen sind. Verstopfte Drosselkanäle 4 sind leicht nach Auseinandernehmen des Drosselkörpers 2 und Konuseinsatzes 10 zu reinigen. Querschnittsvergrößerung der Drosselkanäle 4 zur Erhöhung des Mengendurchsatzes ist ebenfalls leicht möglich.

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Sämtliche beschriebenen und in den Figuren gezeigten Drosselkörper 2 sind prinzipiell sowohl für den Einsatz bei Keilschiebern als auch bei Drehschiebern geeignet. Durch entsprechende Anordnung der Drosselkanäle 4 an der Stirnfläche des Drosselkörpers 2 kann in allen Fällen die gewünschte Mengenregelcharakteristik erreicht werden.

Ansprüche

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Claims

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■ ■■- .11 -Ans ρ r ü c h e

Regelventil, insbesondere für Flüssigkeiten, bestehend aus einem Rohr angeordneten Drosselkörper und Regelorgan, dadurch gekennzeichnet, daß der im Rohr (1) feststehende und
den Querschnitt des Rohres (l) abschließende Drosselkörper (2) eine Vielzahl von Drosselkanälen (4) aufweist und das Regelorgan als auf der druckseitigen Stirnfläche (5) des Drosselkörpers (2) gleitender Schieber (3) ausgebildet ist.

^J 2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drosselkanäle (4) einen im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweisen.

ν 5· Regelventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkanäle (4) im wesentlichen in zum
Drosselkörper (2) axialer Richtung verlaufen.

^y4. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkanäle (4) aus im Drosselkörper (2) befestigten Röhrchen (9) bestehen.

^. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (2) einen aus einem oder mehreren ineinandergesetzten Kegelstümpfen (11,12) bestehenden Konuseinsatz (10) aufweist und die Drosselkanäle (4) aus auf den äußeren Mantelflächen der Kegelstümpfe (11,12) verlaufenden Nuten bestehen.

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Patenianwci!f@ Dr. W. Andrejewski, Dr. M. Honke, 43 Essen, Kettwiger Straße

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^y6. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet·, daß der Schieber (J) als Keilschieber ausgebildet ist.

7· Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gelt, kennzeichnet, daß der Schieber (5) als Drehschieber ausgebildet ist.

8. Regelventil nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (j5) eine Halbkreisfläche oder zwei gegenüberliegende,'auf der Stirnfläche (5) des Drosselkörpers (2) drehbare Viertelkreisflächen (I4,l6) aufweist und die Drosselkanäle (4) entsprechend in einer Halbkreisfläche bzw. in zwei gegenüberliegenden Viertelkreisflächen (18,19) an der Stirnfläche (5) des Drosselkörpers (2) angeordnet sind.

V 9. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (5) eine Steuerkante (20) auf-P weist.

^1O. Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinander gleitenden Flüchen (5,6 bzw. 7,8) des Regelventils (1-4) Panzerungen aus einem gegen Reibverschleiß und Erosion beständigen Werkstoff (21) aufweisen.

PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke

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