DE2209230B2

DE2209230B2 - Druckreduzierventil

Info

Publication number: DE2209230B2
Application number: DE19722209230
Authority: DE
Inventors: Hans 4814 Senne Diekmann; Heinrich 4800 Bielefeld Otho
Original assignee: Welland & Tuxhorn 4800 Bielefeld
Current assignee: Welland & Tuxhorn 4800 Bielefeld
Priority date: 1972-02-26
Filing date: 1972-02-26
Publication date: 1980-12-18
Also published as: DE2209230C3; DE2209230A1

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Druckreduzierventile für Flüssigkeiten mit hohem Druck und hoher Temperatur.

Die Erfindung geht aus von einem Druckreduzierventil für Flüssigkeiten mit hohem Druck und hoher Temperatur sowie großem Regelbereich, bestehend aus einem zylindrischen Ventilgehäuse mit seitlichen Ein- und Aus'rittsstutzen, einer Ventilspindel sowie einem als Absperrelement dienenden Abschlußkegel und einem darunter liegenden, axial beweglichen Steuerkolben als mehrstufigem Kaskaden'Drosselschieber, wobei der Drosselschieber in einer Anfahrtsteuerbuchse geführt wird, deren Wandung am Innenumfang mit zylindrischen Ausnehmungen, diesen zugeordneten Überdekkur.gslängen und Steuerkanten versehen ist und der Kaskaden-Drosselschieber aus einer zentralen Drossel· kammersäulc mit peripheren Drosselkammern sowie aus einer die Drosselkammern umschließenden und mit Drosselbohrungen versehenen Drosselbuchse besteht, welche durch ein Verbindungselement miteinander verbunden sind (DD-PS 77 630). Bei derartigen bekannten Druckreduzierventilen erfolgt innerhalb einer jeden Stufe eine Teilung des Strömungsweges, so daß innerhalb einer Stufe, von denen die Kaskade mehrere umfaßt, eine Drosselung auf zwei zueinander parallelen Wegen erfolgt. Dabei sind in beiden Wegen eine unterschiedliche Anzahl von [>'<>v>cl'itcllungcn und Umlenkungen angeordnet, so daß am Ende der jeweiligen Stufe die beiden wieder zusammengeführten Flüssigkeitsströme einen unterschiedlichen Druck und gegebenenfalls auch Geschwindigkeitsabfall erfahren haben. Bei dieser bekannten Ausführungsform ist die Drosseifunktion fast ausschließlich beschränkt auf denjenigen Teil, der in der zentralen Drosselkammersäule liegt. Die zylindrischen Ausnehmungen in der Anfahrtsteuerbuchse dienen lediglich zur Umlenkung

ίο der Strömung von den in ihrem Gesamtquerschnitt nicht regelbaren engen Ausströmlöchern zu den ebenfalls in ihrem Gesamtquerschnitt nicht regelbaren

Wiedereinströmbohrungen. Es sind weiterhin Druckreduzierventile bekannt, bei

is denen u.a. in einem Ventilgehäuse Lochscheiben angeordnet sind. Die Druckminderung erfolgt dabei durch die Blendenwirkung der Lochscheiben und die dahinter erfolgende starke Wirbelung der Strömung und die gegenseitige Beeinflusssung der Wirbel.

Derartige bekannte Druckreduzierventile sind nicht regelbar und im Betrieb erfolgt leicht eine Kavitation, die außerordentlich starke Zerstörungen hervorruft Diese Zerstörungen sind weder berechenbar noch übersehbar. Die Lebensdauer bzw. die Einsatzzeit derartiger bekannter Druckreduzierventile mit Lochscheiben ist daher unüberschaubar. Nach Zerstörung der Lochplatten körnen durch die Trümmer erhebliche Schäden an dem Druckreduzierventil oder auch dahintergeschalteten Vorrichtungen eintreten.

Eine andere Art von bekannten Druckreduzierventilen besteht im wesentlichen aus einem mit Lochreihen versehenen Korb, der in eine Hülse einzuschieben ist, die die Lochreihen teilweise oder vollständig abdeckt (US-PS 18 02 897). Die Anordnung kann auch derart

JS getroffen sein, daß über den Korb eine Hülse bzw. ein Abdeckzylinder ganz oder teilweise zu schieben ist Derartige Druckreduzierventile sind zwar in gewissem Sinne regelbar, es können jedoch auch hier erhebliche Kavitationsschäden entstehen, und die Druckminderung ist verhältnismäßig gering. Das Bauvolumen ist im allgemeinen verhältnismäßig groß.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Druckreduzierventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem für alle in der Praxis vorkommenden Fälle e<n beliebig großer Druckabfall beherrscht werden kann, das in weiten Grenzen genau regelbar nt, bei dem Schwingungs- u;id Kavitationserscheinungen weitgehend ausgeschlossen sind, das ein außerordentlich geringes Bauvolwnen aufweist und das praktisch

"Ό geräuschfrei arbeitet und damit Verschleißerscheinungen in geringsten Grenzen hält

Nach der Erfindung ist ein Druckreduzierventil der gattungsgemäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß die Form und Abmessung der inneren Ringkammern mit der Form und Abmessung der äußeren Ringkammem in bezug auf die rohrförmige Zwischenwand symmetrisch übereinstimmt und die Öffnungen der rohrförmigen Zwischenwand stromaufwärts der inneren Ringkammern die Form ringförmig angeordneter Lochreihen

μ haben und die öffnungen der rohrförmigen Zwischenwand stföffläbwlrts der inneren Ringkammern die Form einer Lochreihe mit Löchern großen Durchmessers haben. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung mündet bei einem solchen Ventil die Abflußöffnung in

⁶^ einen Ringkanal im Ventilgehäuse, der mit einem, mit mehreren Lochreihen versehenen Beruhigungskorb unterteilt ist.

Bei einem Ventil nach der F.i-findung ist erreicht, daß

die Drosselung bzw, der Druckabbau möglichst gleichmäßig und kontinuierlich vor sich geht, ohne wesentliche Sprünge, wobei alle Möglichkeiten zur Verminderung des Drucks gleichmäßig ausgenutzt werden. Dabei ist die Regelbarkeit über den gesamten Regelbereich, und zwar auch sehr fein regelbar aufrechterhalten, und Schwingungserscheinungen sowie Geräusche werden in jedem Betriebszustand weitgehend vermieden. Es wird erreicht, daß durch die Hintereinander-Anordnung von fünf inneren und äußeren Ringkammern eine Druckminderung von 400 at auf 3 at durchführbar ist, und zwar auf sehr geringem Raum, so daß sich eine äußerst kompakte Ventilbauart ergibt Die Druckminderung ist dabei für verschiedene Durchflußmengen sehr gleichmäßig.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine allgemeine Ansicht des Ventils,

Fig.2 einen Schnitt durch den eigentlichen Ventilraum, iind zwar rechts bei geöffnetem Ventil und links bei geschlossenem Ventil,

Fig.3 einen Schnitt durch eine Einzelkammer ebenfalls rechts geöffnet und links geschlossen.

Allgemein besteht das Ventil aus dem Ventilgehäuse l_r der Ventilspindel 2. An dem Ventilgehäuse ist ein Stellmotor 3 mit Getriebe angebracht, der über ein Gestänge 4 und eine Hebelübersetzung 5 auf die Ventilspinde! 2 im Sinne des Öffnens und Schließens wirkt An dem Ventilgehäuse ist der Einspeisestutzen 6 und die Abflußöffnung 7 zu erkennen.

Die Einspeiseöffnung 6 des Ventilgehäuses (F i g. 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 Spindeldichtungsfläche 13. Diese Dichtungsfläche 13 ist an der Innenkante eines in das äußere Ventilgehäuse 14 eingesetzten inneren Ventilgehäuses 15 ausgebildet «

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 Dichtungsfläche 13 — ringförmige « Einnehmungen 17 einer Drosselkairmersäule 18 gegenüber. Die derart im Ventilgehäuse und in der Drosselkammersäule gebildeten Ringkammern sind konzentrisch unterteilt durch eine röhrenförmige Zwischenwand 19. Dies? röhrenförmige Zwischenwand 19 ist an der Drosselkammersäule 18 befestigt und bewegt sHi während der öffnungs- und Schließbewc gung zusammen mit der Drosselkammersäule.

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.

Die Drosselkammersäule 18 ist an ihrem Ende 22 verjüngt und ragt mit diesem Ende in eine Ringkammer 23 in dem Ventilgehäuse. Diese innere Ringkammer 23 ^ft5 ist durch eine konzentrische Zwischenwand 24 mit Lochreihen 25 von ein°r äußeren Ringkammer 26 in dem Gehäuse abgetrennt. Diese konzentrische Wandung 24 mit den Lochreihen bildet einen Beruhigungskorb für die Strömung in gleicher Weise wie an der Einspeiseäffnung 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 Scliwingungsfestigkeit zu gewährleisten. Die äußere Ringkammer 26 außerhalb des Beruhigungskorbes steht mit der Abflußöffnung 7 des Ventilgehäuses in Verbindung.

Die Funktion des Ventils und der Strömungsverlaui ist anhand von kleinen Richtungspfeilen im rechten Teil der Zeichnung F i g. 3, der den geöffneten Zustand des Ventils darstellt, angedeutet Das in die Einspeiseöffnung 6 eintretende Wasser mit hohem Druck und hoher Temperatur kommt zunächst in den äußeren Ringraum 11 und tritt dann durch die Löcher 10 des Beruhigungskorbes 9 in den inneren Ringraum 12 ein. Die Drosselkammersäule 18 ist soweit nach oben geschoben, daß die damit zusammenhängende rohrförmige Zwischenwand 19 mit den oberen Loch -eihen 20 je nach Durchsatzmenge ganz oder teilweise in den inneren Ringraum 12 hineinragt Die Strömung tritt durch diese engen Löcher hindurch in den inneren an der Drosüdkammersäule 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 groik 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 an der Drosselkammersäule gebildete Innenkammer 17 ein und wird hier wiederum umgelenkt Dieser Vorgang wiederholt sich in den aufeinanderfolgenden Kammern mehrfach. Die Strömung wird also nacheinander folgend mehrfach 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.

Diese Druckminderung erfolgt annähernd linear, nie Anzahl der aufeinanderfolgenden Stufen richtet sich i:acii der gewünschten Drossel wirkung.

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 geringen Belastung der einzelnen Stufen äußerst gering gehalten ist und praktisch vernachlässig werden kann. 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 Veiuste 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 Beruhigungs-

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körper angeordnet sind, die als Gleichrichter und Kammern 16 und 17 sowie auf deren Seitenwände

Verteiler für die Strömung dienen und verhindern, daß abgestimmt sind,daß eine feinfühlige F.inreguliertingder

sich Drallströmungen oder Schwingungen ausbilden. DurchfluBmengen durch entsprechendes Verstellen der

Es ist auch darauf hinzuweisen, daß die Anordnung Spindel und damit der Drosselkammersäule und damit

der Lochreihen 20 und 21 in der röhrenförmigen '■> der röhrenförmigen Zwischenwand zu erreichen ist. Zwischenwand 19 derart <>'if die Abmessungen der

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1, Druckreduzierventil für Flüssigkeiten mit hohem Druck und hoher Temperatur, sowie großem Regelbereich, bestehend aus einsm zylindrischen Ventilgehäuse mit seitlichen Ein- und Austrittsstutzen, einer Ventilspindel sowie einem als Absperrelement dienenden Abschlußkegel und einem darunter liegenden, axial beweglichen Steuerkolben als mehrstufigem Kaskaden-IDrosselschieber, wobei der Drosselschieber in einer Anfahrsteuerbuchse geführt wird, deren Wandeng am Innenumfang mit zylindrischen Ausnehmungen, diesen zugeordneten Oberdeckungslängen und Steuerkanten versehen ist und der Kaskaden-Drosselschieber aus einer zentraien Drosselkammersäule mit peripheren Drosselkammern' sowie aus einer die Drosselkammern umschließenden und mit Drosselbohrungen versehenen Drosselbuchse besteht, weiche durch, ein VerbinduB2seIement miteinander verbunden sind, dadurckJgekennzeichnet. daß die Form und Abmessung der inneren Ringkammern (17) mit der Form und Abmessung der äußeren Ringkammern (16) in bezug auf die rohrförmige Zwischenwand (19) symmetrisch übereinstimmt und die Öffnungen (20) der rohrförmigen Zwischenwand (19) stromaufwärts der inneren Ringkammern (17) die Form ringförmig angeordneter Lochreihen haben und die öffnungen (21) der rohrförmigen Zwischenwand (19) stromabwärts der inneren Ringkammern (17) die Form einer Lochreihe mit Löchern großen Durchmessers haben.
2. Druckjeduziervesitil nac-v Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß dk.- Abflußöffnung (7) in einen Ringkanal (23,26) im Ventilgeis .use (1) mündet, der mit einem, mit mehreren Lochreihen (25) versehenen Beruhigungskorb (24) unterteilt ist.