DE202016101010U1

DE202016101010U1 - Control valve

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Publication number: DE202016101010U1
Application number: DE202016101010.1U
Authority: DE
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2016-04-24
Anticipated expiration: 2026-02-26
Also published as: CN207349470U

Abstract

Stellventil (10, 40) umfassend ein von einer Ventilstange (16, 44) betätigtes Drosselelement (18, 56) und ein Sitzelement (20, 48), aufweisend einen Ventilsitz (20, 52) und einen Drosselbereich (22, 50), wobei das Drosselelement (18, 56) axial zum Ventilsitz (20, 52) bewegbar ist, und der Drosselbereich (22, 58) mit dem Drosselelement (18, 56) zur Einstellung eines Durchflusses zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass am Sitzelement (20, 48) Führungsstrukturen (24, 54) vorgesehen sind, die sich in axialer Richtung auf der dem Drosselbereich (22, 55) abgelegenen Seite des Ventilsitzes (20, 52) erstrecken und eine lineare Führung des Drosselelements (18, 56) und / oder der Ventilstange (16, 44) während der Bewegung des Drosselelements (18, 56) ermöglichen.A control valve (10, 40) comprising a throttle member (18, 56) actuated by a valve rod (16, 44) and a seat member (20, 48), comprising a valve seat (20, 52) and a throttle portion (22, 50) the throttle element (18, 56) is movable axially relative to the valve seat (20, 52), and the throttle region (22, 58) interacts with the throttle element (18, 56) to set a flow, characterized in that the seat element (20, 48 ) Guide structures (24, 54) are provided which extend in the axial direction on the throttle region (22, 55) remote from the side of the valve seat (20, 52) and a linear guide of the throttle element (18, 56) and / or the valve rod (16, 44) during the movement of the throttle element (18, 56) allow.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stellventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a control valve according to the preamble of claim 1.

Die DE 43 31 417 offenbart ein Ventil, das ein durch eine Ventilstange betätigtes Drosselelement umfasst, wobei das Drosselelement über einen vorgegebenen Stellbereich durch den Ventilsitz geführt wird. Zudem sind in das Drosselelement Ausnehmungen eingebracht, die einen von der Ventilstellung abhängigen Durchfluss eines zu steuernden Fluids ermöglichen.The DE 43 31 417 discloses a valve comprising a throttle member actuated by a valve rod, wherein the throttle member is passed through the valve seat through a predetermined adjustment range. In addition, recesses are introduced into the throttle element, which allow a dependent on the valve position flow of a fluid to be controlled.

Diese Ausführung hat den Nachteil, dass durch die Reibung zwischen Ventilsitz und Drosselelement die Dichteigenschaften beeinflusst werden.This embodiment has the disadvantage that the sealing properties are influenced by the friction between valve seat and throttle element.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Ventil anzugeben. It is an object of the invention to provide an improved valve.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst. The object is solved by the characterizing features of claim 1 in conjunction with its preamble features.

Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims form advantageous developments of the invention.

In bekannter Weise umfasst ein Stellventil ein von einer Ventilstange betätigtes Drosselelement und einen Ventilsitz, aufweisend eine Dichtkante und einen Drosselbereich. Das Drosselelement ist axial zum Ventilsitz bewegbar und wirkt mit einem Drosselbereich des Drosselelements zur Einstellung eines Durchflusses, der abhängig von der Position des Drosselelements ist, zusammen.In a known manner, a control valve comprises a valve element actuated by a throttle element and a valve seat, comprising a sealing edge and a throttle region. The throttle element is axially movable relative to the valve seat and cooperates with a throttle portion of the throttle element for adjusting a flow, which is dependent on the position of the throttle element together.

Erfindungsgemäß sind am Ventilsitz Führungsstrukturen angeordnet, die sich in axialer Richtung auf der dem, insbesondere als Drosselbohrung ausgebildeten, Drosselbereich abgelegenen Seite der Dichtkante erstrecken und eine lineare Führung des Drosselelements und / oder der Ventilstange während der Bewegung des Drosselelements ermöglichen.According to the guide structures are arranged on the valve seat, which extend in the axial direction on the, in particular designed as a throttle bore, the throttle area remote side of the sealing edge and allow a linear guidance of the throttle element and / or the valve rod during movement of the throttle element.

Indem eine Führung außerhalb des Drosselbereichs vorgesehen ist, kann vermieden werden, dass sich das Drosselelement und der Ventilsitz verschleißbringend berühren. Dadurch kann über eine verlängerte Lebenszeit eine hohe Präzision bereitgestellt werden. Zudem ist eine genauere Positionierung des Drosselelements gegenüber dem Ventilsitz möglich. By providing a guide outside the throttle area, it is possible to prevent the throttle element and the valve seat from touching each other in a wear-causing manner. As a result, high precision can be provided over an extended lifetime. In addition, a more accurate positioning of the throttle element relative to the valve seat is possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Führungsstruktur durch eine zur Öffnung des Ventilsitzes konzentrische Wandung gebildet. Die Wandung weist bevorzugt Durchbrüche auf, die einen weitgehend ungehinderten Volumenstrom durch das Stellventil ermöglichen. Eine solche Wandung kann besonders vorteilhaft zusammen mit der Öffnung des Ventilsitzes in einer Aufspannung hergestellt werden. Dies gilt auch für die Herstellung des Drosselelements, das in einer Aufspannung mit der Führungsstruktur hergestellt werden kann. Durch eine derartige Herstellung kann eine geringe Toleranz erreicht werden, die ein besonders kleines Spaltmaß zwischen der Drosselbohrung und dem Drosselelement erlaubt und dadurch eine optimale Positionierung der Dichtkanten des Ventilsitzes erlauben.According to an advantageous embodiment, the guide structure is formed by a concentric to the opening of the valve seat wall. The wall preferably has openings, which allow a largely unimpeded flow through the control valve. Such a wall can be made particularly advantageous together with the opening of the valve seat in one clamping. This also applies to the manufacture of the throttle element, which can be manufactured in a clamping with the guide structure. By such a production, a low tolerance can be achieved, which allows a particularly small gap between the throttle bore and the throttle element, thereby allowing optimum positioning of the sealing edges of the valve seat.

Ferner erlaubt diese Abstimmung relativ zur Sitzbohrung große Nennweiten und große Stellverhältnisse. Es wird eine sehr steife Verbindung zwischen der Führung und dem Drosselelement geschaffen, die nahe an der Drosselstelle liegt, bei welcher aufgrund geringer Elastizitäten unerwünschte Schwingungen vermieden werden. Dies ist besonders bei hohen Druckdifferenzen von Vorteil. Furthermore, this vote allows relative to the seat bore large diameters and large proportions. It is created a very rigid connection between the guide and the throttle element, which is close to the throttle point, where due to low elasticities unwanted vibrations are avoided. This is particularly advantageous at high pressure differences.

Vorzugsweise können die Durchbrüche im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufen, oder aber auch in der Art von Fenstern ausgebildet sein.Preferably, the openings may extend substantially in the axial direction, or else be formed in the manner of windows.

Ferner kann die Führungsstruktur einen Befestigungsbereich zur Verbindung mit dem Ventilgehäuse aufweisen. Damit kann die Führungsstruktur einfach im Ventilgehäuse verankert werden. Furthermore, the guide structure may have a fastening region for connection to the valve housing. Thus, the guide structure can be easily anchored in the valve body.

Bevorzugt können Ventilsitz oder ein Sitzelement umfassend einen Ventilsitz und Drosselbohrung und Führungsstruktur baueinheitlich ausgeführt sein. Ein solches Sitzelement umfasst einen Führungsbereich, eine Sitzkante, eine Sitzbohrung und eine Drosselbohrung. Die Ausbildung ist bevorzugt einstückig. Preferably, valve seat or a seat element comprising a valve seat and throttle bore and guide structure can be constructed in a uniform construction. Such a seat member includes a guide portion, a seat edge, a seat bore and a throttle bore. The training is preferably in one piece.

In vorteilhafter Weise kann das Sitzelement ein Außengewinde aufweisen, über welches das Sitzelement in das Gehäuse eingeschraubt werden kann. Alternativ kann das Sitzelement auch mittels Presssitz in das Ventilgehäuse eingesetzt sein.Advantageously, the seat element may have an external thread, via which the seat element can be screwed into the housing. Alternatively, the seat element can also be used by means of press fit in the valve housing.

Ferner kann die Führungsstruktur zur Fixierung des Ventilsitzes im Ventilgehäuse eingerichtet sein. Dies ermöglicht einfache Montage, sowie eine unabhängige Austauschbarkeit von Führungsstruktur und Sitzelement. Furthermore, the guide structure can be set up for fixing the valve seat in the valve housing. This allows easy installation, as well as an independent interchangeability of the guide structure and seat element.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung kann die Führungsstruktur so gestaltet sein, dass diese mit dem Drosselelement oder der Ventilstange zusammenwirkt. Dadurch kann ein langer Bereich der Führung gewährleistet werden. Die Führungsstruktur kann bevorzugt derart ausgestaltet sein, dass diese das Drosselelement oder die Ventilstange über seinen gesamten Hub führt.According to a further preferred embodiment, the guide structure may be designed so that it interacts with the throttle element or the valve rod. This can ensure a long range of guidance. The guide structure may preferably be designed such that it guides the throttle element or the valve rod over its entire stroke.

So sind erfindungsgemäß Ventilsitz und Führungsstruktur radial fest miteinander gekoppelt, eine spielarme Führung von Drosselelement und Ventilstange wird ermöglicht, wodurch der Schwingungseintrag deutlich reduziert wird und somit eine geringere Elastizität zur Folge hat. Thus, valve seat and guide structure according to the invention are radially fixed together, a low-backlash guidance of the throttle element and valve rod is made possible, whereby the vibration input is significantly reduced and thus has a lower elasticity result.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Innendurchmesser der im wesentlichen hohlzylindrischen Wandung der Führungsstruktur größer als die Öffnung des Ventilsitzes sein, insbesondere mehr als 150% des Dichtkantendurchmessers. Es ist vorteilhaft, wenn der Durchmesser der Führung größer als die Drosselbohrung ist und Aussparungen im Bereich der Führung und oder am Führungskolben einen ungehinderten Durchlass ermöglichen, ohne die Druckdifferenz zusätzlich nennenswert zu erhöhen. In a further embodiment, the inner diameter of the substantially hollow cylindrical wall of the guide structure may be larger than the opening of the valve seat, in particular more than 150% of the sealing edge diameter. It is advantageous if the diameter of the guide is larger than the throttle bore and allow recesses in the region of the guide and or on the guide piston an unobstructed passage, without additionally increasing the pressure difference appreciably.

Bevorzugt kann der Durchmesser der Dichtkante, Sitzbohrung auch größer als die Öffnung der Drosselbohrung sein. Dies sorgt schon bei geringem Ventilhub für eine präzise Durchflusssteuerung.Preferably, the diameter of the sealing edge, seat bore may also be larger than the opening of the throttle bore. This ensures precise flow control even at low valve lift.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante können Kontur-Flächen des Ventilsitzes unterschiedliche Winkel aufweisen, wobei die Kontur des Drosselelements ebenfalls unterschiedliche Winkel in seiner Kontur im radialen Verlauf aufweisen kann. Die Winkel sind insbesondere korrespondierend zu den Winkeln im Ventilsitz ausgebildet, können aber durchaus unterschiedlich ausgestaltet sein.According to a further embodiment variant, contour surfaces of the valve seat may have different angles, wherein the contour of the throttle element may also have different angles in its contour in the radial course. The angles are formed in particular corresponding to the angles in the valve seat, but may well be designed differently.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.Further advantages, features and possible applications of the present invention will become apparent from the following description in conjunction with the embodiments illustrated in the drawings.

In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:In the description, the claims, and the drawing, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used. In the drawing:

1 eine Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stellventils in Schließstellung, 1 a sectional view of a first embodiment of a control valve according to the invention in the closed position,

2a eine Schnittansicht einer ersten Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Stellventils in Schließstellung, 2a a sectional view of a first embodiment of a control valve according to the invention in the closed position,

2b eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Stellventils in einer Offenstellung, und 2 B a sectional view of a control valve according to the invention in an open position, and

3 eine Detailansicht des Ventilelements der Darstellung gemäß 2a, 2b. 3 a detailed view of the valve element of the illustration according to 2a . 2 B ,

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Stellventil 10 in einer ersten Ausgestaltung, umfassend ein Ventilgehäuse 12, sowie einen Ventildeckel 14. Im Ventildeckel 14 ist axial beweglich ein Ventilstange 16 geführt, die mit einem Drosselelement 18 verbunden ist. Ferner ist in das Ventilgehäuse 12 ein Sitzelement 19, umfassend einen Ventilsitz 20 und einen Drosselbereich 22, mittels Presssitzpassung eingebracht. Das Sitzelement 19 ist derart gestaltet, dass er jenseits seines Drosselbereiches 22 eine Führungsstruktur 24 bildet. 1 shows an inventive control valve 10 in a first embodiment, comprising a valve housing 12 , as well as a valve cover 14 , In the valve cover 14 is axially movable a valve rod 16 guided, with a throttle element 18 connected is. Furthermore, in the valve housing 12 a seat element 19 comprising a valve seat 20 and a throttle area 22 , introduced by means of interference fit. The seat element 19 is designed so that it is beyond its throttle range 22 a leadership structure 24 forms.

Die Führungsstruktur 24 ist in der ersten Ausgestaltung so gebildet, dass die Linearführung an der Ventilstange 16 erfolgt. Die Führungsstruktur 24 weist, gestrichelt dargestellte, Durchbrüche 26 auf, die in Offenstellung des Stellventils 10 einen weitgehend ungehinderten Durchfluss ermöglichen.The management structure 24 is formed in the first embodiment so that the linear guide on the valve rod 16 he follows. The management structure 24 has, shown in broken lines, breakthroughs 26 on, in the open position of the control valve 10 allow a largely unhindered flow.

Die Führung der Ventilstange 16 erfolgt über den gesamten Hub des Stellventils 10 und ermöglicht eine hochpräzise Ausrichtung des Drosselelements 18 gegenüber dem Drosselbereich 22 und dem Ventilsitz 20.The guide of the valve stem 16 takes place over the entire stroke of the control valve 10 and allows a high-precision alignment of the throttle element 18 opposite the throttle area 22 and the valve seat 20 ,

Gemäß dieser Anordnung sind Ventilsitz 20 und die Führungsstruktur 24 radial fest miteinander verbunden, wobei die Ventilstange 16 in der Führungsstruktur linear beweglich geführt wird. Gemäß dieser Ausgestaltung können Drosselkörper 18 und Ventilstange 16 baueinheitlich ausgeführt sein, was eine präzise Herstellung, insbesondere in Verbindung mit der Herstellung des Sitzelementes 19 ermöglicht.According to this arrangement are valve seat 20 and the leadership structure 24 radially fixed to each other, wherein the valve rod 16 is guided linearly movable in the management structure. According to this embodiment, throttle body 18 and valve rod 16 be executed unitary, which is a precise production, especially in connection with the production of the seat element 19 allows.

2a zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Stellventils 40, gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Schließstellung. Das Stellventil 40 umfasst einen Ventildeckel 42, in welchem eine Ventilstange 44 linear beweglich geführt ist. In das Ventilgehäuse 46 ist ein Sitzelement 48 eingeschraubt. Das Sitzelement 48 weist eine Drosselbohrung 50, einen Ventilsitz 52 mit einer Dichtkante und einen Führungsbereich 54 auf. Im Sitzelement 48 ist das Drosselelement 56 linear geführt aufgenommen. Ein Führungsbereich 60 am Drosselelement 56 ist korrespondierend zum Führungsbereich 54 des Sitzelements 48 ausgebildet. Durch eine derartige Führung nahe des Ventilsitzes 52 kann eine in Radialrichtung weitgehend toleranzfreie Bewegung durch das Drosselelement 56 ausgeführt werden. Dadurch können die Drosselbohrung 50 und der Drosselbereich 58 des Drosselelements 56 mit geringer Toleranz aufeinander abgestimmt werden, wodurch eine präzise Durchflusssteuerung, insbesondere auch bei hohen Druckdifferenzen, erfolgen kann. 2a shows a sectional view of a control valve according to the invention 40 , According to a second embodiment in a closed position. The control valve 40 includes a valve cover 42 in which a valve rod 44 is guided linearly movable. In the valve housing 46 is a seat element 48 screwed. The seat element 48 has a throttle bore 50 , a valve seat 52 with a sealing edge and a guide area 54 on. In the seat element 48 is the throttle element 56 recorded linearly. A management area 60 at the throttle element 56 is corresponding to the management area 54 of the seat element 48 educated. By such a guide near the valve seat 52 can be a largely tolerance-free movement in the radial direction by the throttle element 56 be executed. This allows the throttle bore 50 and the throttle area 58 the throttle element 56 be coordinated with each other with low tolerance, whereby a precise flow control, especially at high pressure differences, can be done.

In dieser Ausführung sind das Sitzelement 48 und der Führungsbereich 54 baueinheitlich ausgebildet. In this embodiment, the seat element 48 and the leadership area 54 built uniform.

2b zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Stellventils 40, welche das Stellventil 40 in einer Offenstellung zeigt. 2 B shows a sectional view of a control valve according to the invention 40 which the control valve 40 in an open position shows.

Die lineare Führung des Drosselelements erfolgt durch das Zusammenwirken des Führungsbereichs 60 und des Drosselelements 56 mit dem Führungsbereich des Sitzelements 48. Dadurch wird die Hauptführungsaufgabe nicht mehr ausschließlich vom Ventildeckel 42 übernommen, sondern findet durch eine weitere Lagerung durch das Sitzelement 48 in der Nähe der Dichtkante 52 statt.The linear guidance of the throttle element is effected by the interaction of the guide region 60 and the throttle element 56 with the guide area of the seat element 48 , As a result, the main task is no longer exclusively from the valve cover 42 but taken by further storage through the seat element 48 near the sealing edge 52 instead of.

Das Sitzelement 48 und das Drosselelement 56 sind ferner so aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Ventil ein weitgehend ungehinderter Durchfluss ermöglicht wird. Dies kann durch Ausnehmungen in der Wandung des Sitzelements 48 und / oder durch Ausnehmungen im Führungsbereich 60 des Drosselelements ermöglicht werden, die hier nicht weiter dargestellt sind. The seat element 48 and the throttle element 56 are also coordinated so that when the valve is open a largely unhindered flow is possible. This can be achieved by recesses in the wall of the seat element 48 and / or by recesses in the management area 60 the throttle element are made possible, which are not shown here.

3 zeigt eine Detaildarstellung der 2a. Der Durchmesser der Dichtkante 52 des Ventilsitzes ist deutlich größer als der Durchmesser der Drosselbohrung 50. 3 shows a detailed representation of the 2a , The diameter of the sealing edge 52 the valve seat is significantly larger than the diameter of the throttle bore 50 ,

Gemäß 3 ist der Durchmesser der Dichtkante 52 etwa doppelt so groß, wie der Durchmesser der Drosselbohrung 50.According to 3 is the diameter of the sealing edge 52 about twice as large as the diameter of the throttle bore 50 ,

Dadurch kann bei gerade öffnendem Ventil die Drossel unmittelbar wirksam werden. Das Sitzelement 48 weist im Verlauf von seiner Dichtkante 52 zur Drosselbohrung 50 unterschiedlich geneigte Flächen auf. As a result, the throttle can be directly effective when the valve is just opening. The seat element 48 points in the course of its sealing edge 52 to throttle bore 50 differently inclined surfaces.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Stellventil Control valve
1212: Ventilgehäuse valve housing
1414: Ventildeckel valve cover
1616: Ventilstange valve rod
1818: Drosselelement throttle element
1919: Sitzelement seat element
2020: Ventilsitz valve seat
2222: Drosselbereich throttle region
2424: Führungsstruktur management structure
2626: Durchbrüche breakthroughs
40 40: StellventilControl valve
4242: Ventildeckel valve cover
4444: Ventilstange valve rod
4646: Ventilgehäuse valve housing
4848: Sitzelement seat element
5050: Drosselbohrung throttle bore
5252: Dichtkante sealing edge
5454: Führungsbereich guide region
5656: Drosselelement throttle element
5858: Drosselbereich throttle region
6060: Führungsbereich guide region

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4331417 [0002]

Claims

Control valve ( 10 . 40 ) comprising one of a valve rod ( 16 . 44 ) actuated throttle element ( 18 . 56 ) and a seat element ( 20 . 48 ), comprising a valve seat ( 20 . 52 ) and a throttle area ( 22 . 50 ), wherein the throttle element ( 18 . 56 ) axially to the valve seat ( 20 . 52 ) is movable, and the throttle area ( 22 . 58 ) with the throttle element ( 18 . 56 ) Cooperating to establish a flow, characterized in that (on the seat element 20 . 48 ) Management structures ( 24 . 54 ) are provided, which in the axial direction on the throttle area ( 22 . 55 ) remote side of the valve seat ( 20 . 52 ) and a linear guide of the throttle element ( 18 . 56 ) and / or the valve rod ( 16 . 44 ) during the movement of the throttle element ( 18 . 56 ) enable.

Control valve characterized in that the management structure ( 24 . 54 ) one to the valve seat ( 20 . 52 ) concentric wall, the at least one recess ( 24 ) having.

Control valve according to claim 2, characterized in that the at least one recess ( 24 ) on the scope of the management structure ( 24 . 54 ) are formed.

Control valve according to one of claims 2 to 3, characterized in that the inner diameter of the wall of the guide structure ( 24 . 54 ) greater than the diameter of the sealing edge of the valve seat ( 20 . 52 ), in particular more than 150% of the sealing edge diameter.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve seat ( 20 . 52 ), the management structure ( 24 . 54 ) and the throttle area ( 22 . 58 ) structurally in the form of a seat element ( 19 . 48 ) is formed and this one attachment area for connection to the valve housing ( 12 . 46 ) having.

Control valve according to one of the preceding claims 1 to 4, characterized in that the guide structure ( 24 . 26 . 54 ) a fastening area for connection to the valve housing ( 12 . 46 ) having.

Control valve according to claim 6, characterized in that the management structure ( 24 . 54 ) for fixing the valve seat ( 20 . 36 . 48 ) in the valve housing ( 12 . 46 ) is set up.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the management structure ( 24 . 26 ) with the valve rod ( 16 ) cooperates.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the management structure ( 54 ) with a management area ( 60 ) of the throttle element cooperates.

Control valve according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter of the sealing edge of the valve seat ( 20 . 52 ) is at least twice as large as the diameter of the throttle region ( 22 . 50 ).