DE2119357B2 - Regel-stellglied zur regelung des durchflusses stroemender stoffe in rohrleitungen - Google Patents
Regel-stellglied zur regelung des durchflusses stroemender stoffe in rohrleitungenInfo
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Description
30
Die Erfindung betrifft ein Regel-Stellglied zur Regelung des Durchflusses strömender Stoffe in
Rohrleitungen mit einem senkrecht zur Strömungsrichtung bewegbaren Steuerschieber.
Die Eigenschaften eines Regel Stellgliedes sind durch leine Kennlinie gekennzeichnet, die Bestimmung der
Kenngrößen von Regel-Stellgliedern erfolgt nach der VDI/VDE-Richtlinie 2173. Sie definiert als Maß für den
Durchfluß den ^-Wert. Er ist gleich dem Durchfluß q,
von Wasser in mVh von 5 bis 3O0C bei einem
Druckverlust von 1 kp/cm2, bezogen auf den jeweiligen Hub des Stellgliedes. Dabei wird unter kvs der
vorgesehene fc^Wert für eine Bauserie bei Nennhub,
unter kv0 der Schnittpunkt der theoretischen Kennlinie
mit der λν-Achse und unter kvr der niedrigste /<„-Wert
verstanden, bei dem die zulässige Neigungstoleranz der Kennlinie gegenüber der theoretisch errechenbaren
Kennlinie noch eingehalten wird. Die Darstellung von kv, bezogen auf kvs in Abhängigkeit von H, bezogen auf
den Nennhub, ergibt die Kennlinie des Stellgliedes.
Die französische Patentschrift 14 98 325 beschreibt tin Regel-Stellglied, bei dem innerhalb des Ventilkörpers
ein durch Drehung verschließbares Kugelküken angeordnet ist, in dessen Durchflußquerschnitt sich eine
Regelklappe befindet. Eine derartige Regelklappe gestattet keine Feinregulierung des Stoffstromes bei
geringen Durchflußmengen. Desweiteren eignet sich eine derartige Regelklappe nicht für hohe Strömungsdrucke und -geschwindigkeiten.
Ein weiteres Regel-Stellglied ist durch das DT-Gbm 17 53 062 bekanntgeworden, welches zur Veränderung
des Öffnungsquerschnittes einen senkrecht zur Strömungsrichtung bewegbaren Schieber aufweist, das
Stellglied einen vom Einlauf über den einstellbaren Querschnitt bis zum Auslauf umlenkfreien Durchströmkanal
besitzt und die Stellgröße bis zur Nennweite des Durchströmkanals einstellbar ist. Ein derartiges Stellglied
— wie auch das Stellglied nach der genannten französischen Patentschrift 14 98 325 - ist nicht dazu
geeignet den Stoffstrom in gescnlossener Ventilstellung völlig abzudichten. Das ist aber besonders bei hohen
Betriebsdrucken notwendig. So hat nach den genannten VDl/VDE-Richtlinien die zulässige Leckage in der
Stellung kv0 des Ventilkegels die Toleranz von 0,05% *„.
Schon derart kleine Leckagen können bei agressiven Stoffen gefährliche Auswirkungen haben. Aus der
Absperrtechnik zum Unterbrechen von Stoffstromen sind desweiteren eine Vielzahl von einfachen Hähnen
oder Absperrorganen bekannt, die zum dichten Verschließen von Leitungssystemen mehr oder weniger
geeignet sind. Die US-PS 35 26 249 beinhaltet zum Beispiel einen Absperrhahn mit Kugelküken, in
welchem ein zusätzlicher Schieber angeordnet ist. In Endstellung besitzt der Schieber einen Sitz im
Kugelküken; eine Feinregulierung des Durchflusses des Stoffstromes ist nicht möglich. Die US-PS 18 05 106
beinhaltet ein Drosselventil mit einem kreiszylindrischen Verschlußstück, dessen Steuerkante mit einem im
Querschnitt dreieckförmigen Durchflußkanal zusammenwirkt
Dieses Drosselventil ist nicht voll absperrbar und bietet deshalb keine Möglichkeit der Feinregulierung
des Stoffstromes, beginnend mit einem Stoffstrom
0. Die britische Patentschrift 1 11 631 beschreibt ebenfalls ein Drosselventil mit quer zum Stoffstrom
angeordneten Flachschieber, wobei die Steuerkante des Flachschiebers kreisbogen- oder dreieckförmig ausgebildet
ist, um auch kleine Durchflußmengen zu steuern. Ein derartiges Drosselventil ist aber ebenfalls für hohe
Drucke nicht geeignet, da es nicht vollständig dicht schließt.
Steuerkolben mit zylindrischem Querschnitt sind an sich bekannt;die CH-PS 11 217 und die US-PS 20 95 372
beinhalten ebenfalls Drosselventile mit Stcuerkolbcn
mit zylindrischem Querschnitt, die aber zur Regelung geringster Durchflußmengen nicht geeignet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regel Stellglied der eingangs genannten Gattung zu
verbessern, indem es eine Regelung kleinster Stoffströme im Bereich zwischen kvo und kvr ermöglicht, wobei
dasselbe absolut abdichten soll, so daß die Kennlinie gemäß einer vorgegebenen Kennlinie verläuft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:
a) Der Steuerschieber ist ein Kreiszylinder,
b) die untere Stirnseite des Steuerschiebers ist eine konkave Fläche,
c) der Steuerschieber ist zentrisch in einem, in seinem Gehäuse drehbaren Kugelküken angeordnet,
d) der Stellantrieb des Steuerschiebers und der Antrieb des Kugelkükens sind wirkungsmäßig
voneinander getrennt.
Das Regel-Stellglied gemäß der Erfindung besitzt gegenüber dem bekannten den hervorstechenden
Vorteil, daß praktisch der gesamte Bereich zwischen kvo
und kvr regelbar ist. Aufgrund der absoluten Dichtigkeit
des erfindungsgemäßen Regel-Stellgliedes ist ein unkontrollierter Stoffdurchfluß bei Einsetzen der
Hubbewegung des Steuerschiebers nicht mehr gegeben, die Regelcharakteristik beginnt auf der Ordinate der
Kennlinie. Desweiteren gestattet die erfindungsgemäße Ausgestaltung der unteren Stirnseite des Steuerschiebers,
daß die von ihm geregelte Durchflußöffnung im Querschnitt eine leicht berechenbare geometrische
Fläche bildet, so daß die gewünschte Kennlinie vorher rechnerisch festgelegt werden kann. Das erfindungsgemäße
Regel-Stellglied erzielt in vorteilhafter Weise eine
Verbesserung des Stellverhältnisses kjkvr von derzeit
'/25 bis '/so auf Vw und darüber hinaus. Die nach
VDI-VDE 2173 vorgeschriebenen Jt,-Werte werden übertroffen als Folge der Senkung der £-Werte
(Widerstandswerte), wobei die i Werte (Durchflußzahlen)
ebenfalls verbessert werden. In weiterer vorteilhafter Weise ermöglicht das Kugelküken durch seine
Verstellbarkeit zwischen 0° und 360° durch Verstellung in dem Bereich von 0° bis 90° eine Vordrosselung des
Stoffstjorns in jeder Regelbereichsstellung. In vorteilhafter
Weise dreht sich bei Verdrehen des Kugelkükens in seinem Gehäuse das Kugelküken um den feststehenden
Steuerkclben, wodurch eine Feinstregulierung des Stoffstromes beginnend mit einem Stoffstrom 0 möglich
ist. Insbesondere kann dadurch bei hohen Betriebsdrukken und hohen Stoffgeschwindigkeiten eine genaue
Regulierung des Stoffstroms in den untersten Hubbereichen des Steuerzylinders erreicht werfen,
Desweiteren kann der Steuerschieber bei Bedarf unter betriebsmäßigen Bedingungen ausgetauscht werden,
während das Kugelküken den Stoffstrom absperrt, ohne daß das gesamte Aggregat demontiert werden
muß. Darüber hinaus ermöglicht das Schließen des Kugelkükens einen Momentverschluß der Rohrleitung.
In weiterer erfindungsmäßiger Ausgestaltung kann die konkave Fläche der unteren Stirnseite des Steuerschiebers
als Kreisbogenfläche ausgebildet sein; desweiteren kann die konkave Fläche im Schnitt ein gleichschenkliges
Dreieck mit nach oben gewandter Spitze darstellen.
Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und anschließend beschrieben. Dabei zeigt
F i g. 1 ein Regel-Stellglied gemäß der Erfindung im
Längsschnitt,
F i g. 2 einen Querschnitt durch F i g. I längs der Linie l-l.
I- i g. 3 einen Längsschnitt in vereinfachter Darstellung
entsprechend Fig. 2 zur Zeit, in der der Steuerschieber die Stellung km verläßt,
Fig. 4a einen Querschnitt längs der Linie H-II in F i g. 3 und
Fig. 4b ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerschiebers, bei dem die konkave Fläche der
unteren Stirnseite im Schnitt ein gleichschenkliges Dreieck mit nach oben gewandter Spitze bildet.
Das erfindungsgemäße Regel-Stellglied besteht aus einem Steuerschieber 1, der senkrecht auf- und
abbeweglich als regelndes Element in einem Kugelküken 2 zentrisch angeordnet ist. Das Kugelküken 2 ist
drehbar in einem Ventilgehäuse 3a gelagert. Der Durchmesser des Steuerzylinders ist größer als die
Nennweite des Gehäuses. Die untere Stirnfläche la des Steuerzylinders 1 beschreibt im Längsschnitt gemäß
Fig. 1 die konvex gewölbte Linie der Peripherie eines Kreissegmentes, während die Stirnfläche im Querschnitt
gemäß Fig.2 einen im wesentlichen konkaven Bogen beschreibt, da die untere Stirnseite als konkave
Fläche ausgebildet ist. Der Stoff passiert dabei die vom Steuerschieber geregelte Durchflußöffnung im wesentlichen
parallel zur Achse des umlenkungsfrei geführten Gehäusedurchganges. Das Gehäuse kann gegenüber
der Stirnfläche Xa des Steuerschiebers zu dessen Aufnahme und Anlage in der Stellung km eine
entsprechende Ausformung 5 aufweisen.
Das Kugelküken 2 ist senkrecht im Gehäuse 3a angeordnet und mittels eines Antriebs 8 bzw. einer
Schaltvorrichtung von Hand, mechanisch oder in sonstiger Weise verstellbar. Der Steuerschieber 1 wird
senkrecht im Kugelküken 2 geführt, in dem sich auch der Zylindersitz befindet. Das Kugelküken 2 ist über eine
Kugel 9, die in Kugelschalen des Kükens 2 und des Gehäuses 3a gelagert sein kann, an dem Gehäuse 3a
abgestützt. Gebräuchliche Dichtungsringe JO, z. B. aus
Weichmetall, sitzen in Ringnuten 11 des Gehäuses 3a und dichten das Kugelküken beiderseits des Stoffdurchflusses
ab.
Die F i g. 3 und 4a zeigen in vereinfachter Darstellung ein Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2; dabei ist kvr in
dem Augenblick gezeigt, in dem der Steuerschieber die Stellung kvo verläßt. Δ t bezeichnet die kleinste
freigegebene Fläche des Nennquerschnitts. Die untere Stirnfläche des Steuerschiebers ist in der F i g. 4a wie in
den Fig. 1 und 2 ausgebildet, die konkave Fläche der
unteren Stirnseite des Steuerschiebers ist hier als Kreisbogenfläche ausgebildet.
Fig. 4b zeigt eine weitere Ausgestaltung der konkaven Fläche des Steuerschiebers, wobei dieselbe im
Schnitt ein gleichschenkliges Dreieck la' mit nach oben gewandler Spitze ist.
Gemäß der Erfindung lassen sich durch besondere Formgebungen an der Stirnfläche des Steuerschiebers
die jeweils günstigsten geometrischen Figuren zum Erreichen der jeweils gewünschten Kennlinie anwenden.
Beim Verlassen der Stellung k,„ des Steuerschiebers
wird nicht eine im Querschnitt ringförmige Fläche freigegeben, die um D ■ π größer ist, sondern es wird
durch die rechtwinklige Verschneidung von Steuerzylinder zur Durchflußöffnung eine kleinste Fläche Al
freigegeben. Diese kann vorzugsweise die Schnittfläche zweier Kreise sein, aber auch die Schnittfläche eines
Kreises mit einer anderen geometrischen Figur, je nach den Gegebenheiten auch die Schnittfläche zweier
anderer geometrischer Figuren. Wesentlich ist, daß zur Festlegung der Kennlinien nur aie zweidimensional
Fläche, nämlich eine Schnittfläche berechnet werden muß, die /c« zugeordnet ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Regel-Stellglied zur Regelung des Durchflusses strömender Stoffe in Rohrleitungen mit einem
senkrecht zur Strömungsrichtung bewegbaren Steuerschieber, gekennzeichnet durch die
Kombination der folgenden Merkmale:
a) Der Steuerschieber (1) ist ein Kreiszylinder,
b) die unlere Stirnseite des Steuerschiebers (1) ist
eine konkave Fläche,
c) der Steuerschieber ist zentrisch in einem, in seinem Gehäuse (3a) drehbaren Kugelküken (2)
angeordnet,
d) der Stellantrieb des Steuerschiebers (1) und der Antrieb (8) des Kugelkükens (2) sind wirkungsmäßig
voneinander getrennt.
2. Regel-Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Fläche der unteren
Stirnseite des Steuerschiebers (1) als Kreisbogenfläehe (la)ausgebildet ist.
3. Regel-Stellglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konkave Fläche der unteren
Stirnseite des Steuerschiebers (1) im Schnitt ein gleichschenkliges Dreieck (\a) mit nach oben
gewandter Spitze darstellt.
Priority Applications (12)
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CH783271A CH538072A (de) | 1971-04-21 | 1971-05-28 | Stellglied für eine Regeleinrichtung zur Regelung des Durchflusses strömender Stoffe in Rohrleitungssystemen |
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Publications (3)
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DE2119357C3 DE2119357C3 (de) | 1977-04-28 |
Family
ID=
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3503434A1 (de) * | 1984-02-03 | 1985-10-31 | Compagnie Française des Pétroles, Paris | Regelventil |
EP0460433A1 (de) * | 1990-06-08 | 1991-12-11 | Metalpraecis Berchem + Schaberg Gesellschaft Für Metallformgebung Mbh | Regelarmatur |
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EP0460433A1 (de) * | 1990-06-08 | 1991-12-11 | Metalpraecis Berchem + Schaberg Gesellschaft Für Metallformgebung Mbh | Regelarmatur |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2119357A1 (de) | 1972-11-16 |
DD97731A5 (de) | 1973-05-12 |
ATA465571A (de) | 1975-06-15 |
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GB1360710A (en) | 1974-07-17 |
CH538072A (de) | 1973-06-15 |
BE768630A (fr) | 1971-11-03 |
IL39190A0 (en) | 1972-06-28 |
NL163316C (nl) | 1980-08-15 |
AT328816B (de) | 1976-04-12 |
US3763890A (en) | 1973-10-09 |
LU63722A1 (de) | 1971-12-21 |
NL163316B (nl) | 1980-03-17 |
NL7107816A (de) | 1972-10-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8330 | Complete renunciation |