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Druckminderventil Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Druckminderventile
für Flüssigkeiten mit hohem Druck und hoher Temperatur.
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Es Sind Druckminderventile bekannt, bei denen unter anderem in einem
Ventilgehäuse Lochscheiben angeordnet sind. Die Druckminl derung erfolg t dabei
durch die Blendenwirkung der Lochscheiben und die dahinter erfolgende starke Wirbelung
der Strömung und die gegenseitige Beeinflussung der Wirbel. Derartige bekannte Druckminderventile
sind nicht regelbar und im Betrieb erfolgt leicht eine Kavitation, die außerordentlich
starke Zerstörungen hervorruft. Diese Zerstörungen sind weder berechenbar noch dbersehbar,
die Lebensdauer bzw. die Einsatzzeit derartiger bekannter Druckminderventile mit
Lochscheiben ist daher unüberaubar, nach Zerstörung der Lochplatten können durch
die
Trümmer erhebliche Schäden an dem Druckminderventil oder auch
an dahintergeschalteten Vorrichtungen eintreten.
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Eine andere Art von bekannten Druckminderventilen besteht im wesentlichen
aus einem mit Lochreihen versehenen Korb, über deneine Hülse zu schieben ist, der
die Lochreihen teilweise oder vollständig abdeckt. Die Anordnung kann auch derart
getroffen sein, daß der Korb in eine derartige Hülse bzw. in einen Abdeckzylinder
ganz oder teilweise einzuschieben ist.
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Derartige Druckminderventile sind zwar in gewissem Sinne regelbar,
es können Jedoch auch hier erhebliche Kavitationsschäden entstehen, und die Druckminderungist
verhältnismäßig gering, solche Druckminderventile sind nur einstufig ausführbar.
Das Bauvolumen ist im allgemeinen verhältnismäßig groß.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Druckminderventil
zu schaffen, bei dem für alle in der Praxis vorkommenden Fällen ein beliebig grober
Druckabfall zu erreichen ist, das regelbar ist, bei dem Schwingungs- und Kavitationserscheinungen
ausgeschlossen sind, und das ein außerordentlich geringes Bauvolumen aufweist, das
praktisch geräuschfrei arbeitet und damit Verschleißerscheinungen in geringsten
Grenzen hält. Nach der Erfindung ist ein Druckminderventil für Flüssigkeiten mit
hohem Druck und hoher Temperatur gekennzeichnet durch ein Ventilgehäuse, in dessen
Innenwandung
zwischen Einspeise- und Abflußöffnung eine Anzahl von ring#förmigen Kammern hintereinanderliegen,
denen rin# -förmige Einnehmungen an einem Ventilkörper entsprechen und zwischen
Ventilgehäuse und -Körper eine röhrenförmige Zwischenwand die äußeren und inneren
Ringkammern voneinander trennt, mit Durchflußöffnungen versehen ist und, an dem
Ventilkörper befestigt, mit diesen zusammen gegenüber dem Ventilgehäuse verschieblich
ist. Die Öffnungen der rohrförmigen Zwischenwand haben stromaufwärts von den inneren
Ringkammern die Form ringförmig angeordneter Lochreihen. Die Löcher der einzelnen
ringförmig angeordneten Lochreihen können verschiedenen Durch messer haben. Die
Öffnungen der rohrförmigen Zwischenwand stromabwärts von den inneren Ringkammern
haben die Form einer Lochreihe mit Löchern großen Durchmessers. Die Einspeise- und
Abflußöffnungen des Ventils münden in einen Ringkanal im Ventilgehäuse, der konzentrisch
von einem, mit mehreren Lochreihen versehenen Beruhigungskorb unterteilt ist. Die
Lochreihen in den Beruhigungskörben können gegeneinander versetzt angeordnet und
gegebenenfalls aus Löchern mit verschiedenen Durchmessern gebildet sein. Die Beruhigungskörbe
können an ihrer Innen- und/oder Außenwandung konisch ausgebildet sein. Bei einem
Druckminderventil nach der Erfindung erfolgt in einer Stufe, entsprechend einer
inneren und einer äußeren Kammer, eine Druckminderung von etwa 70 at und bei der
Hintereinander-Anordnung von z.B. sechs inneren und äußeren Ringkammern, also in
sechs Stufen, kann eine Druckminderung von 400 at auf 3 at erreicht werden.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt eine Ventilbauart zu finden,
bei der die Drosselung bzw. der Druckabbau möglichst gleichmäßig und kontinuierlich
vor sich geht ohne wesentliche Sprünge, und bei der alle Möglichkeiten zur Verminderung
des Druckes gleichmäßig ausgenutzt werden. Dabei war darauf zu achten, daß das Druckminderventil
regelbar, und zwar in feinen Bereichen regelbar ist und Schwingungserscheinungen
sowie Geräusche in Jedem Betriebszustand vermieden werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit
Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig.1 eine
allgemeine Ansicht des Ventils, Fig.2 einen Schnitt durch den eigentlichen Ventilraum,
und zwar rechts bei geöffnetem Ventil und links bei geschlossenem Ventil, Fig.3
einen Schnitt dUrch eine Einzelkammer ebenfalls rechts geöffnet und links geschlossen.
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Allgemein besteht das Ventil aus dem Ventilgehäuse 1, der Ventilspindel
2. An dem Ventilgehäuse ist ein Stellmotor 3 mit Getriebe angebracht, der über ein
Gestänge 4 und eine
Hebelübersetzung 5 auf die Ventilspindel 2 im
Sinne des Offnens und Schließens wirkt. An dem Ventilgehäuse ist der Einspeisestutzen
6 und die Abflußöffnung 7 zu erkennen.
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Die Einspeiseöffnung 6 des Ventilgehäuses CFig. 2) mündet in eine
ringförmige Kammer 8, die durch eine konzentrische Zwischenwand 9 mit Lochreihen
10 in eine äußere Ringkammer 11 und eine innere Ringkammer 12 unterteilt ist. Die
innere Ringkammer 12 umgibt die Spindel 2 und mündet an dem Spindelsitz bzw. der
Spindeldichtungsfläclie 13. Diese Diclitungsfläche 13 ist an der Innenkante eines
in das äußere Ventilgehäuse 14 eingesetzten inneren Ventilgehäuses 15 ausgebildet.
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In der Innenwandung des Ventilgehäuses 15 sind hintereinander eine
Anzahl von ringförmigen Kammern 16 angeordnet, diesen ringförmigen Kammern liegen
-bei geschlossenem Ventil, also bei Aufsitzen der Ventilspindel auf der Dichtiuigsfläche
13-ringförmige Einnehinungen 17 in dem Ventilkörper 18 gegenüber, Die derart im
Ventilgehause und im Ventilkörper gebildeten Ringkammern sind konzentrisch unterteilt
durch eine röhrenförmige Zwischenwand 19. Diese röhrenförmige Zwischenwand 19 ist
an dem Ventilkörper 18 befestigt und bewegt sich während der Offnungs- und Schließbewegung
zusammen mit dem Ventilkörper.
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Die Zwischenwand 19 ist mit Lochreihen versehen, und zwar
in
dem stromaufwärts gerichteten Teil einer Kammer mit mehreren Reihen von Löchern
20 von geringem Durchmesser, die Durchmesser der Löcher in den einzelnen Reihen
können jedoch voneinander verschieden sein. Der stromabwärts gerichtete Teil der
Wand bei einer Kammer ist mit einer Reihe von Löchern 21 versehen. Diese Löcher
21 haben größeren Durchmesser.
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Der Ventilkörper 18 ist an seinem Ende 22 verjüngt und ragt mit diesem
Ende in eine Ringkammer 23 in dem Ventilgehäuse.
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Diese innere Ringkammer 23 ist durch eine konzentrische Zwischenwand
24 mit Lochreihen 25 von einer äußeren Ringkammer 26 in dem Gehäuse abgetrennt.
Diese konzentrische Wandung 24 mit den Lochreihen bildet einen Beruhigungskorb für
die Strömung in gleicher deisese wie an der Einspeiseöffnung 6. Die Beruhigungskörbe
9 an der Einspeiseöffnung und 24 an der Abflußöffnung des Ventils können an ihrer
Innen und/oder Außenwandung konisch ausgebildet sein, um einerseits eine bessere
Verteilung der Strömung zu erreichen und andererseits insbesondere eine bessere
Schwingungsfestigkeit zu gewährleisten.
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Die äußere Ringkammer 26 außerhalb des Beruhigungskorbes steht mit
der Abflußöffnung 7 des Ventilgehäuses in Verbindung.
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Die Funktion des Ventils und der Strömungsverlauf ist anhand von kleinen
RichtungSCeilen im rechten Teil der Zeichnung Fig. 3,der den geöffneten Zustand
des Ventils darstellt, angedeutet. Das in die Einspeiseöifnung 6 eintretende Wasser
mit
hohem Druck und hoher Temperatur kommt zunächst in den äußeren Ringraum ll und tritt
dann durch die Löcher 10 des Beruhigungskorbes 9 in den inneren Ringraum 12 ein.
Der Ventilkörper 18 ist soweit nach oben geschoben, daß die damit zusammenhängende
rohrförmige Zwischenwand 19 mit den oberen Lochreihen 20 Je nach Durchsatzmenge
ganz oder teilweise in den inneren Ringraum 12 hineinragt. Die Strömung tritt durch
diese engen Löcher hindurch in den inneren am Ventilkörper 18 gebildeten Teil der
ersten Kammer 17, dadurch wird die Strömung eingeschnürt und verwirbelt und unmittelbar
darauf, in der inneren Kammer umgelenkt. Sodann tritt die Strömung unter zweifacher
Umlenkung durch die große Lochreihe 21 in die erste Kammer 16 in dem Ventilgehäuse
ein. Aus dieser Kammer strömt die Flüssigkeit wiederum nach einer Umlenkung durch
die Lochreihen 20 der Zwischenwand unter Einschnürung und Verwirbelung in die zweite
Kammer,-die am Ventilkörper gebildete Innenkammer 17 ein und wird hier wiederum
umgelenkt.
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Dieser Vorgang wiederholt sich in den aufeinanderfolgenden Kammern
mehrfach. Die Strömung wird also nacheinander folgend mehrfa ch eingeschnürt, verwirbelt
und vielfach umgelenkt und erfährt dabei Jeweils eine erhebliche Druckminderung.
In einer Stufe, die aus Jeweils einer gegeneinander verschobenen inneren und äußeren
Kammer und den dazwischenliegenden Lochreihen besteht, erfährt die Strömung eine
Drosselung von maximal 70 at. Durch die symmetrische Anordnung und mehrfache Wiederholung
der genannten Verluste infolge Einschnürung, Verwirbelung und Umlenkung, ist bei
dem hier
dargestellten Druckminderventil mit sechs aufeinanderfolgenden
Stufen eine Druckminderung von 400 at auf 3 at erreicht worden.
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Diese Druckminderung erfolgt annähernd linear. Die Anzahl der aufeinanderfolgenden
Stufen richtet sich nach der gewünschten Drosselwirkung.
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Es ist erkennbar, daß bei einem Druckminderventil nach der Erfindung
bei sehr gedrängter Bauart eine sehr effektive Wirkung erreicht wird, wobei die
Störanfälligkeit infolge der verhältnismäßig geringeltBelastung der einzelnen Stufen
äußerst gering gehalten ist und praktisch vernachlässigt werden kann.
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Insbesondere ist auch eine bei anderen Ventilbauarten äußerst unangenehme
Störungsquelle ausgeschaltet: Durch die symmetrische Anordnung und exakte allseitige
Führung aller beweglichen Teile, vielfache Wiederholung der verschiedenartigen Verlust
ist erreicht, daß ein Ventil nach der Erfindung praktisch schwingungsfrei betrieben
werden kann. Dabei spielt auch eine besondere Rolle, daß an der Einspeiseseite und
am Auslauf Beruhigungskörper angeordnet sind, die als Gleichrichter und Verteiler
für die Strömung dienen und verhindern, daß sich Drallströmungen oder Schwingungen
ausbilden.
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Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Anordnung der
Lochreihen
20 und 21 in der röhrenförmigen Zwischenwand 19 derart auf die Abmessungen der Kammern
16 und 17 sowie auf deren Seitenwände abgestimmt sind, daß eine feinfu~hlige Einregulierung
der Durchflußmengen durch entsprechendes Verstellen der Spindel und damit des Ventilkörpers
und damit der röhrenförmigen Zwischenwand zu erreichen ist.