DE2048344A1

DE2048344A1 - Ventil mit gerauschdampfenden Einrichtungen

Info

Publication number: DE2048344A1
Application number: DE19702048344
Authority: DE
Inventors: Ernest Earl State Center Ia Allen (V St A) F16k47 04
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 1969-10-02
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1971-04-22
Also published as: DE2048344B2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF

8 MÜNCHEN 2, HIUBLESTRASSE 2.O

Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 München 2, Hllblestrofle 20

Ihr Zeichen Ihr Schreiben

Unser Zeichen VT/Kr 19 842 ^ 1. QKt, 1970 -

Anwaltaakte Hr. 19 B42

PISHER CONTROLS COMPANY Marshalltown / Iowa / USA

Ventil mit geräuschdämpfenden Einrichtungen

Die Erfindung betrifft ein Ventil für tropfbare und gasförmige Flüssigkeiten und insbesondere ein Steuerventil mit einem inneren Aufbau, der das bei der Durohströmung des Ventils gewöhnlich entstehende Geräusch erheblich verringert.

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Bei der Konstruktion und Herstellung von Steuerventilen wird dem Problem der durch derartige Ventile erzeugten Geräusche zunehmende Aufmerksamkeit gewidmet. In jüngster Zeit ist der Industrie-Lärm zu einem beträchtlichen Problem geworden, und überregionale und regionale Behörden begannen Gesetze zu schaffen und anzuwenden, die die verschiedensten Formen von Industrie-Lärm betreffen. Bis zur Entwicklung der vorliegenden Erfindung konnten die für verschiedene Strö'mungs-Steuerungszwecke verwendeten Kugel-Steuerventile die Bedingungen solcher Anti-Lärmgesetze häufig nicht ohne irgendwelche besonderen Diffusoren oder Geräuschdämpfer erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alle Vorteile der gebräuchlichen für derartige Zwecke verwendeten Ventile aufweisendes Ventil zu schaffen, welches jedoch bei einem annehmbaren Geräuschvolumen betreibbar ist. Dazu macht die Erfindung von einem besonderen inneren Aufbau Gebrauch, der auf bestimmten Abmessungen beruht, die " als kritisch für die Geräuschdämpfung erkannt wurden und mittels dessen die Strömung der Flüssigkeit durch das Ventil teilbar und damit die Lärmerzeugung auf ein annehmbares Niveau verringerbar ist.

Somit schafft die Erfindung ein bei einem annehmbaren

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Greräuschniveau betreibbares Ventil ohne Verwendung zusätzlicher Dämpfereinrichtungen od. dergl.. Die Geräuschdämpfung "bei dem erfindungsgemäßen Ventil ist durch dessen inneren Aufbau erzielbar, seine Einzelteile sind mit geringen Kosten herstellbar und zusammen mit Teilen herkömmlicher Steuerventile verwendbar.

Zur Erreichung dieser und weiterer» im folgenden ersichtlich werdender Ziele schafft die Erfindung ein Ventil mit einem Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisenden Ventilgehäuse. Das Ventilgehäuse ist mit einem zwischen Einlaß und Auslaß angeordneten Ventilsitz versehen. Innerhalb des Ventilgehäuses ist ein Ventilkörper zur Steuerung der Durchsatzmenge des Ventils gegenüber dem Ventilsitz hin und her beweglich geführt. Ferner ist innerhalb des Ventilgehäuses ein ringförmiger Käfig angeordnet, innerhalb dessen der Ventilkörper frei hin und her bewegbar ist. Der Käfig ist mit mehreren im wesentlichen glattwandigen, nahe nebeneinander angeordneten, länglichen Sehlitzen versehen, die an ihrer schmälsten Stelle jeweils eine Breite von etwa 1, 6 mm aufweisen. Eine Flüssigkeit wird von der Einlaßöffnung her durch eine durch die relative Stellung des Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz bestimmte Öffnung hindurch, und anschließend durch die glattwandigen, länglichen Schlitze des Käfigs hindurch nach der Auslaßöffnung geleitet. Dabei

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wird die Strömung des Strömungsmittels in eine Vielzahl schmaler Strömungszweige unterteilt und die bei Betrieb herkömmlicher Ventile auftretende Geräuschentwicklung beträchtlich vermindert,

Die Anwendung, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. In dieser ist

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Steuerventils von erfindungsgemäßem Aufbau,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene, perspektivische Einzeldarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des in dem Ventil nach Fig. 1 verwendeten Käfigs,

Fig. 3 eine Schrägansicht einer weiteren Ausfuhrungsform eines mit dem Steuerventil nach Fig. 1 verwendbaren Käfigs und

Fig. 4 eine schaubildliche Barstellung der mit Käfigen verschiedener Schlitzweiten in einem Steuerventil nach Fig. 1 erzielbaren Geräuschdämpfung.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche oder entsprechende Teile.

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Figo 1 zeigt ein insgesamt mit 10 "bezeichnetes Steuerventil. Das Steuerventil 10 besteht aus einem Ventilgehäuse mit einer Einlaßöffnung 14 und einer Auslaßöffnung 16, einem Ringsitz 18, einem muffenförmigen Käfig 20, einem Ventilkörper 22 und einem Ventildeckel 24.

Die Einlaßöffnung 14 ist durch den Ringsitz 18 und im folgenden als Fenster bezeichnete Öffnungen 26 im Käfig 20 mit der Auslaßöffnung 16 Strömungsverbunden. Der Ringsitz 18 ist in einer Ausnehmung 19 im Ventilgehäuse 12 angeordnet. Innerhalb der Ausnehmung 19 ist der Ringsitz 18 mittels des Käfigs 20 gehalten, der- seinerseits durch den Ventildeckel 24 gegen Aufwärtsbewegung gesichert ist. In der Darstellung weist das Ventilgehäuse 12 Anschlußflansche 28 und 30 auf. Selbstverständlich können für den Anschluß des Ventils 10 an Rohrleitungen oder andere Anlagen eines Strömungssystems jedoch auch andere Einrichtungen vorgesehen sein.

Am unteren Ende ist der Ventilkörper 22 mit einer Fläche 34 versehen, mit der er dichtend an eine schräge Dichtfläche 32 des Ringsitzes 18 anlegbar ist. Ein Ventilschaft 36 ist mit seinem unteren Ende mit dem Ventilkörper 22 verschraubt und durchsetzt den Ventildeckel 24» so daß an seinem oberen Ende eine nicht dargestellte herkömmliche Ventil-Betätigungseinrichtung anzugreifen vermag.

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Der Ventildeckel 24 ist mittels Gewindebolzen 38 am Ventilgehäuse 12 befestigt und sichert damit den -K-äfig 20 und den Ringsitz 18 im Ventilgehäuse 12. Zwischen einer unteren Fläche des Ventildeckels 24 und dem Käfig 20 ist eine mehrschichtige Dichtung 39 eingefügt, die die Abdichtung dieser Teile bewirkt. Der Ventildeckel 24 hat eine Stopfbüchse 40, in welcher eine Packung 42 zwischen einer Stopfbüchsenfeder 44 und einem Drückglied 46 gehalten ist» Das Druckglied 46» die Packung 42 und die Stopfbüchsenfeder 44 sind zwischen dem Ventilschaft 36 und dem Ventildeckel 24 eingefügt. Am unteren Ende der Stopfbüchsenfeder 44 ist ein Federsitz 48 angeordnet und am oberen Ende des Druckgliedes 46 ein Druckstück 50. Stopfbüchsen-Stehbolzen 52 sind derart in den Ventildeckel 24 geschraubt, daß darauf geschraubte Muttern 54 am Druckstück 50 anliegen und es gegen Aufwärtsbewegung sichern.» Mit Ausnahme des Käfigs ist das vorstehende Steuerventil 10 von bekanntem Aufbau.

Es wurde festgestellt, daß sich das normalerweise unannehmbar geräuschvolle herkömmliche Steuerventil für verschiedene Anwendungsgebiete des Gasumschlags verbessern und in einer Weise verwenden läßt, daß eine beträchtliche Verbesserung in bezug auf Geräuschentwicklung erzielbar ist. Durch Verringerung der Abmessungen der Fenster des Käfigs in wenigstens einer Richtung auf etwa 1,6 mm, durch gleichmäßige Anordnung der Fenster mit im wesentlichen gleichen Abständen

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untereinander und durch eine Gasführung durch das Ventil, bei der das Gas vom Inneren des Käfigs nach außen strömt, läßt sich das Geräusch des Ventils auf ein nahezu vernachlässigbar niedriges Niveau senken.

Pig. 2 zeigt einen muffenfÖrmigen Käfig 20 mit Penstern in Form von im wesentlichen glattwandigen, längliehen Schlitzen 26. Die Schlitze 26 sind an ihrer engsten Stelle 1,6 mm breit und sind um das gesamte Unterteil des Käfigs 20 eng beieinander und mit im wesentlichen gleichen Abständen zueinander angeordnet. Es wurde festgestellt, daß die Länge der Schlitze 26 das Geräuschniveau des Ventils nicht nennenswert beeinflußt. Durch Begrenzung der Breite der Fenster auf etwa 1,6 mm wird das Geräusch jedoch auf ein annehmbares Niveau gedämpft, in einigen Fällen sogar bis zu 97$ oder 13 Dezibel, verglichen mit Ventilen mit herkömmlichen großfenstrigen Käfigen. Wie aus Figo 2 ersichtlich, weisen die länglichen Schlitze 26 ihre geringste Breite von etwa 1,6 mm an einem Pankt zwischen ihren Enden auf und divergieren von diesem Punkt aus auf eine größere Breite an den inneren und äußeren Flächen des Käfigs 20. Es wurde festgestellt, daß solche geschweiften Schlitze 26 die gewünschte Geräuschdämpfung bewirken und zusätzlich die Kapazität des Ventils im Vergleich zu einem solchen mit nicht geschweiften, geradwandigen Schlitzen um bis zu

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steigern.

Wenn auch eine Verbesserung in bezug auf die Geräuschentwicklung mit Schlitzbreiten oder Bohrungsdurchmessern von etwa 3,2 oder 6,4 mm erzielbar ist, wurde als optimale Schlitzbreite bzw. Bohrungsweite etwa 1,6 mm ermittelt. Wie aus Fig» 4 ersichtlich, nimmt die erzielbare Geräuschdämpfung bei Verringerung der Schlitzbreite des Käfigs 20 des Steuerventils 10 von etwa 6,4 bis 3,2 mm langsam und dann bis zu einer Schlitzbreite von 1,6 mm rasch auf einen Höchstwert von 13,5 db zu und bei weiterhin verringerter Schlitzweite wieder ab.

Eine andere Ausführungsform eines Käfigs 20 zur wesentlichen Verringerung des durch das Steuerventil 10 erzeugten Geräusches zeigt Mg. 3. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 nehmen die Fenster 26 des Käfigs 20 die Form enger kreisförmiger Bohrungen an, die eng beieinanderliegend um den Käfig 20 herum verteilt sind und eine ^weite von etwa 1,6 mm aufweisen»

Es ist zu bemerken, daß die Gesamt-Querschnittsfläche der zahlreichen Schlitze oder Bohrungen im Käfig 20 so gewählt ist, daß sie der von in herkömmlichen Ventilen gleicher Durchströmungskapazität in deren Käfigen gebildeten Öff-

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nungen oder Bohrungen im wesentlichen gleich ist. Im Betrieb wird ein Gas in den Einlaß 14 des Ventils 10, durch eine durch die Stellung des Ventilkörpers 22 gegenüber dem Ringsitz 18 bestimmte Öffnung in den Käfig 20 und durch die Fenster 26 des Käfigs zum Auslaß 16 geleitet. Die Unterteilung der Gasströmung in äußerst feine Zweigströmungen ergibt eine beträchtliche Geräuschdämpfung, ohne die Kapazität des Ventils zu beeinträchtigen.

Im Hinblick: auf die vorstehende Lehre sind zahlreiche Änderungen und Abwandlungen der Erfindung möglich. Beispielsweise könnte -die Strömung nach Offnungen von entsprechender Weite in irgendwelchen Zwischenteilen des Ventils außer den Käfigen geführt sein.

Es ergibt sich mithin, daß eine von der vorstehenden Beschreibung abweichende Anwendung der Erfindung möglich ist.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche:

1.) Ventil, gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse (12) mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (14>16), durch einen zwischen den Offnungen angeordneten Ventilsitz (18), durch einen innerhalb des Ventilgehäuses nach dem Ventilsitz hin und von diesem weg hin und her beweglichen Ventilkörper (22) zur Steuerung des Durchflusses durch das Ventil (10), durch einen innerhalb des Ventilgehäuses angeordneten und den Ventilkörper umfassenden Käfig (20) mit einer Anzahl Öffnungen (26), deren Abmessung in wenigstens einer Richtung im Bereich zwischen 0,8 und 2,4 mm liegt und die im vom Einlaß zum Auslaß des Ventils führenden Strömungsweg angeordnet sind, wobei die öffnungen (26) des Käfigs (20) das üblicherweise bei der Durchströmung eines Ventils auftretende Geräusch in starkem Maße dämpfen.

2ο Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (26) des Käfigs (20) im wesentlichen glattwandig und eng nebeneinander angeordnet sind undin wenigstens einer Richtung eine Weite von etwa 1,6 mm aufweisen.

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (26) im wesentlichen runde Bohrungen sind*

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4. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (26) längliche Schlitze sind.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die länglichen Schlitze (26) mit ihrer Längsrichtung im wesentlichen parallel zu. der hin und hergehenden Bewegung des Ventilkörpers (22) im Käfig (20) angeordnet sind.

6. Ventil nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (26) zwischen der inneren und der äußeren Fläche des Käfigs (20) eine geringste Weite aufweisen und von dort nach der Mündung in der inneren und äußeren Fläche divergieren.

7. Steuerventil, gekennzeichnet durch ein/^ Ventilgehäuse (12) mit Einlaß- und AuslaßÖffnungen (14,16) einen zwischen diesen« öffnungen angeordnetem Ventilsitz (18), durch ein innerhalb des Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz zur Steuerung der DurchBtrömung des Ventils hin und herbewegbaren Ventilkörper (22) und durch im Ventilkörper angeordnete Einrichtungen mit einer Anzahl Öffnungen (26), deren Abmessungen in wenigstens einer Sichtung im Bereich zwischen etwa 0,8 und 2,4 mm liegt und die im vom Einlaß zum Auslaß durch das Ventil (10) verlaufenden Strömungsweg angeordnet · sind und mittels derer das bei der Durchströmung des Steuerventils üblicherweise auftretende Geräusch in starkem Maße dämpfbax ist.

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8. Steuerventil mit einem Ventilkörper mit Einlaß- und Auslaßöffnungen, einen zwischen diesen öffnungen angeordneten Ventilsitz, einem innerharb des Ventilkörpers gegenüber dem Ventilsitz zur Steuerung der Durchströmung des Ventils hin- und hergehend angeordneten Ventilkörper und einem in dem Ventilkörper um den Ventilkörper herum angeordneten Käfig, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfig eine Anzahl Öffnungen (26) aufweist, deren Weite in wenigstens einer Richtung weniger als 2,4 mm beträgt und die gemeinsam im vom Einlaß zum Auslaß durch das Steuerventil verlaufenden Strömungsweg angeordnet sind und mittels derer das bei der Durchströmung eines Ventils üblicherweise auftretende Geräusch in starkem Maße dämpfbar ist.

9. Ventil zur Steuerung der Strömung eines Gases, gekennzeichnet durch einen mit Einlaß- und Auslaßöffnungen (14,16) versehenen Ventilgehäuse (12) durch einen zwischen den Öffnungen angeordneten Ventilsitz (18), durch einen im Ventilkörper angeordneten und mit seinem Unterteil am Ventilsitz anliegenden Käfig (20) und durch ein innerhalb des Ventilkörpers zur Steuerung der Durchströmung des Ventils gegenüber dem Ventilsitz hin und her beweglich angeordneten Ventilkörpers (22), wobei der Käfig (20) eine Anzahl über eine Öffnung im Ventilsitz mit-dem Einlaß strömungsverbundene Öffnungen (26) aufweist, deren Weite in wenig-

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stens einer Richtung im Bereich zwischen 0,8 und 2,4 mm liegt und mittels derer die bei der Durchströmung des Ventils sonst auftretende G-eräuscherzeugung "beträchtlich verringerbar ist.

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