DE2221732C3 - Ventil zur Regelung der Strömungsmittelmenge - Google Patents

Description

Gehäuse wird somit geradlinig durchflossen.

Der Gehäuseteil 13 umfaßt nach innen gerichtete T agstreben 17. welche eine etwas stromlinienförmige Aiase ⁱ⁸ zentrieren und anordnen, die mit einem ausdehnbaren Stopfen 25 aus gummielastischem Material Serbunden ist Im Gegensatz hierzu umfaß" das Gehäuse 14 innere radial gerichtete Tragstreben 19, die ein ch verjüngender Endteil 20 abstützen welches auf der Lromabwärtigen Seite stromlinienförmig ist Die Nase und der sich verjüngende Endteil 20 bilden insgesamt wie in Fig. 1 dargestellt ist eine relativ stromlinienförmige ^eschoßartige Gestalt durch welche Turbulenz, die durch das Einsetzen der Vorrichtung gemäß der Erfindung in die Pipeline hervorgerufen wird, auf ein Min"'^mum reduziert wird.

Eine Hülse 22 ist in den zylindrischen Durchgang eingesetzt _un(j _sj_e wirkt dem ausdehnbaren Stopfen 25 unmittelbar benachbart, wie es beschrieben wird. Die Hülse 22 dient als Sitz, gegen den der Stopfen 25 sich ■ ausdehnt und steuerbar zusammenzieht, um Der Zylinder 40 ist mit der Platte 26 über einen Vorsprung 42 verbunden, der sich in die mittlere Öffnung der Platte 26 erstreckt Die Verbindung ist zufolgcder Anordnung der Bauteile zwangsläufig. Wenn somit Druckmitte! in die Kammer 32 eingeführt werden, fließt es durch den Durchgang 33 und wirkt gegen die Fläche 37 des Kolbens 34, so daß der Zylinder 40 gemäli F i g. 1 nach rechts gedrückt wird und den Stopfen ausdehnt

Mit 44 ist ein O-Ring bezeichnet, ^er zusammen mit einem zusätzlichen Abstreifring 45 Auslecken entlang der von dem Zylinder 40 und dem Kolben 34 gebildeten Berührungsfläche verhindert Als Alternative können die O-Ringe 44, 45 fortgelassen werden, und es können statt dessen Polypak-Dichtungen verwendet werden. Diese Dichtungen sind in der Industrie De-

~Aus vorstehendem ist ersichtlich, daß das unter

Druck gegen die Räche 37 des Kolbens 34 eingeführte

Arbeitsmittel den Zylinder 40 gemäß Hg-I nach

io

_l5

Jhen,
25 ist

- das Ve„,„ ,0 z

i Stirnflächen durch

(en 25 soil sich elwa gleichm«'

1 des Stopfens 25 umgibt im wesentlichen die Platte 27. Die Platte 27 bietet dennoch eine relativ kleine Fläche am Vorderende des Stopfens 25 dar, und in dieser Fläche ist eine Gewindeöffnung für Aufnahme eines Bolzens 28 gebildet Der Bolzen 28 verbindet die Nase 18 mit dem Stopfen 25. Der Bolzen 28 ist durch die bung sich um ein

35

wird der aiopicu u um.· ^u..„*...— .

unterworfen, und es können große Stücke des Stopfens abgerissen werden, oder es kann sich eine permanente Kompressionsfixierurig des elastomeren Stopfens erge-

Im Gegensatz dazu ist das hintere Ende des Stopfens 25 mit der Platte 26 einheitlich oder einstückig ausgebildet. Die Platte 26 bietet jedoch ihre gesamte Fläche nach hinten dar. Die Platte 26 hat eine innere Öffnung 29, die eine Führung aufnimmt, wie es nachstehend beschrieben wird.

Der Durchgang 24 steht mit einer Kammer 32 in dem Endteil 20 in Verbindung. Die Kammer 32 öffnet sich in einen Durchgang 33, der in einem Kolben 34 gebildet ist Der Kolben 34 ist mittels Gewinde 35 mit dem Endteil 20 verbunden. Der Kolben 34 hat eine Vorderfläche 37, die sich gegen das Oberende eines umgebenden Zylinders 40 legt. Gemäß der Zeichnung umschließt der Zylinder 40 den Kolben 34 vollständig. Jedoch ist der Zylinder 40 mit dem Endteil 20 nicht verbunden, sondern er verjüngt sich lediglich in Richtung gegen eine bei 41 gebildete Schulter. Bewegung des Zylinders 40 gemäß F i g. 1 nach links ist durch die Schulter 41 des Endteils 20 begrenzt. Im Gegensatz hierzu kann der Zylinder 40 sich mit Bezug auf den Kolben 34 gemäß F i g. 2 nach rechts bewegen. Der Kolben 34 ist in seiner Stellung ortsfest angeordnet, während der Zylinder 40 sich relativ zum Kolben und zu den übrigen Teilen der Vorrichtung bewegt. Be- ⁶S wegung des Zylinders 40 wird auf die Platte 26 übertragen_t um den Stopfen 25 in Achsrichtung zusammenzusehen, die über den Durchmesser des Stopfens hinaus und in seinen zylindrischen Bereich hineinragt Wenigstens zwei, jedoch vorzugsweise mehrere sich radial nach außen erstreckende speicherartige Schaufeln 51 sind vollständig um den Stopfen 25 herum angeordnet. Die Schaufeln 51 erstrecken sich nach außen zu einem der sie miteinander verbindet. Der Ring 52 ibstützung für die Schaufeln 51. An Hand F i g. 2 ist zu bemerken, daß beträchtliche Spalte zwischen den Schaufeln 51 vorhanden sind. Der Ring 52 überbrückt diese Spalte. Die Spalte sind vorgesehen, um den Verlust an Strömungskapazität bei Einsetzen der Einrichtung 50 zu minimieren. Die Schaufeln 51 und der Ring 52 verringern den Strömungsquerschnitt geringfügig, jedoch nicht in so großem Ausmaß, daß sich ernsthafte Problem ergeben. Allgemein hat ein Ventil 10 geringfügig verringerte Strömungsmenge, vielleicht 5 bis 15% weniger als das Ventil gemäß der US-PS

29 17 269.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, hat jede Schaufel 51 eine Profilvorderkante. Die Vorderkante ist so ausgeführt, daß sie mit der Außenfläche des Stopfens 25 in Berührung treten und diese abstützen kann, wenn der Stopfen 25 sich ausdehnt In der Praxis kann die Kante gerade sein, jedoch ist ideal eine Kurve besser. Jedoch wird durch Schaffung einer Anzahl von Schaufeln 51, welche den Stopfen 25 vollständig umgeben, und deren jede

eine Vorderkante gemäß F i g. 1 hat, die Gestalt des Stopfens 25 begrenzt, wenn er sich ausdehnt. Die Schaufeln 51 zwingen die Auswölbung zurück in Richtung gegen die Mitte des Stopfens 25. Auf diese Weise kann die Auswölbung bei sich erhöhenden Druckdifferentialen nicht zum hinteren Teil des Stopfens 25 wandern. Die Auswölbung wird nach vorn gedrückt in die in unterbrochenen Linien wiedergegebene Stellung, die mit 55 bezeichnet ist. Die Wölbung 55 unterscheidet sich von einer Wölbung, bei der im wesentlichen die gesamte Ausdehnung am hinteren Teil des Stopfens gefunden wird.

Die Schaufeln 51 berühren somit insgesamt den Stopfen 25 nicht, wenn er sich in der nicht ausgedehnten zylindrischen Stellung, die in F i g. 1 in ausgezogenen Linien wiedergegeben ist, befindet, jedoch begrenzen sie seine Ausdehnung in der Art, wie es durch die unterbrochene Linie 55 dargestellt ist Die Schaufeln 51 ermöglichen demgemäß die Verwendung des Strömungsreglers gemäß der Erfindung bei außerordentlich hohen Druckdifferentialen. Sie drücken nicht nur die Wölbung nach vorn, sondern sie verleihen dem Stopfen

25 Abstützung in einer Art, bei der das Abreißen von Teilen des Stopfens 25 bei wesentlich erhöhten Druckdifferentialen verhindert ist.

Die Schaufeln 51 sind in ihrer Stellung durch den Ring 52 und einen zweiten Ring 56 abgestützt. Der Ring 56 legt sich vorzugsweise gegen die hintere Platte

26 und ist in einer Nut aufgenommen, die in die Außenfläche des Stopfens 25 geschnitten ist. Auf diese Weise ist der Ring 56 ausgenommen und stellt für die Strömung kein Hindernis dar. Der Ring 56 verbindet die Schaufeln 51 an einem Ende, während der Ring 52, die Schaufeln an dem anderen Ende abstützt, wodurch eine Ausführung mit angemessener mechanischer Abstützung geschaffen ist. Der äußere Ring kann fortgelassen werden, wenn seine Festigkeit nicht benötigt wird. Seine Verwendung ermöglicht die Verwendung von dünneren Schaufeln.

Es ist zu bemerken, daß die Einrichtung 50 in ihrer Stellung festgelegt oder gesichert ist. Der Ring 56, der in einer Ausnehmung oder in einer Nut aufgenommen ist. kann sich nicht bewegen, da er von dem Zylinder 40 nach rechts gedrückt wird und von der Nut in dem Stopfen 25 eingeschlossen ist. Der Stopfen 25 legt sich somit gegen den Ring 56 und schafft eine fluchtende Fläche mit diesem, um ihn in seiner Stellung zu halten.

Hinsichtlich der Beschreibung der Arbeitsweise sei angenommen, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung in eine Leitung eingebaut ist, in der das Druckdifferential sehr hoch ist, beispielsweise 35 kg/cm² oder mehr beträgt In diesem Fall wird der Stopfen 25 in nicht ausgedehntem Zustand durch den außerordentlich hohen Druck nicht besonders beeinträchtigt. Wenn jedoch Arbeitsmittel in den Durchgang 24 und in die Kammer 32 eingeführt wird, wird der Zylinder 40 nach rechts gedruckt. Bewegung des Zylinders 40 nach rechts wird auf die Stirnplatle 26 übertragen und bewirkt eine Ausdehnung des Stopfens 25. Der Stopfen 25 würde sich gewöhnlich so ausdehnen, daß die Wölbung von vorn nach hinten etwa symmetrisch ist und etwa an der Mitte des Stopfens angeordnet ist. Jedoch führen sehr hohe Druckdifferentiale, die auf den ausgedehnten Stopfen wirken, gewöhnlich zu dem Bestreben, die ausgedehnten Teile des Stopfens zu dem hinteren Teil der stromab liegenden Seite zu drücken. Dies führt zu dem Bestreben, die Wölbung zu einer Stelle zu drükken. an der die Einrichtung 50 angeordnet ist. Die Einrichtung 50, welche die Schaufeln 51 umfaßt, die den Stopfen 25 umgeben, legt sich an die Außenfläche des ausgedehnten Stopfens 25 in einer Art und Weise, daß die Ausdehnung des Stopfens zurück in Richtung etwa

gegen die Mitte des Stopfens gedrückt wird. Wie in F i g. 1 bei 55 in unterbrochenen Linien dargestellt, wird somit die Wölbung durch die Einrichtung 50 neu angeordnet. Dies führt zur Verringerung unerwünschter Beanspruchungen, die etwas unter der Oberfläche

in dem Stopfen 25 auftreten, so daß die Lebensdauer des Stopfens 25 beträchtlich verlängert ist. Die von der Einrichtung 50 gegebene Abstützung verhindert meßbar das Abreißen von Teilen des Stopfenmaterials. Demgemäß kann gesagt werden, daß die Einrichtung

50 dem Stopfen 25 meßbar eine solche neue Gestalt gibt, daß er in der beabsichtigten Weise wirkt, selbst wenn der Druck außerordentlich stark über die Nenndrücke erhöht wird, die in Pipelines angetroffen werden.

Als Folge der Verwendung der vorliegenden Erfindung kann der Stopfen unter Umständen und Bedingungen verwendet werden, unter denen er bisher nicht verwendet werden konnte. Die Lebensdauer des Stopfens ist beträchtlich verlängert, und sie ist im wesentlichen gleich der Lebensdauer der Ausführung gemäß der US-PS 29 17 269. die nur bei sehr niedrigen Drükken verwendbar ist.

Indem die Wölbung in der durch die unterbrochene Linien 55 angegebenen Stellung (Fig. 1) angeordnei

wird, wird die Wölbung in einer Stellung angeordnet, ir der sie gegen die Hülse 22 wirkt Diese Stellung ermög licht Linienberührung oder sogar eine große Flächen berührung, wenn der Strömungsregler sich genügenc ausdehnt, um den Durchgang gegen jedwede Strömung

zu schließen. Die Berührung ist an der Stelle erzielt, die mit Bezug auf die Hülse 22 erwünscht ist, und nicht at irgendeiner Stelle stromabwärts, die sich in Abhängig keit von dem Druck in der Leitung ändert

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ventil zur Regelung der Strömungsmittelmenge mit einem rohrförmigen, geradlinig durchflossenen Gehäuse und mit einem koaxial im Gehäuse vorgesehenen zylindrischen, in Achsrichtung zu-Sammendrückbaren Stopfen aus gummielastischem Material, dessen aus der zylindrischen in eine etwa tonnenartige Form dehnbare Wand zusammen mit lter Gehäuseinnenwand einen veränderlichen Ring-Üuerschnitt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß an dem in Strömungsrichtung gesehenen fcinteren Ende des Stopfens (25) eine über seinen Durchmesser hinaus- und in seinen zylindrischen Bereich hineinragende Einrichtung (50) zur Abstütlung des in der ausgedehnten Stellung befindlichen Stopfens gegen den Druck des strömenden Mediums vorgesehen ist

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50) aus einer Mehrzahl von radial verlaufenden, speicherartigen Schaufeln (51) bestehen, deren dem Stopfen zugekehrte Kanten entsprechend der Begrenzungslinie der Wand des im ausgedehnten Zustand befindlichen Stopfens gestaltet sind, die mit ihrem einen Ende mit einem in eine Nut des Stopfens eingelassenen Ring (56) verbunden sind und die an ihrem anderen Ende einen weiteren, den Stopfen umgebenden Ring (52) tragen.

lung der Strömungsmittelmenge mit einem rohrförmigen, geradlinig durchflosserien Gehäuse und mit einem koaxial im Gehäuse vorgesehenen zylindrischen, in Achsrichtung zusammendrückbaren Stopfen aus gummielastischem Material, dessen aus der zylindrischen in eine etwa tonnenartige Form dehnbare Wand zusammen mit der Gehäuseinnenwand einen veränderlichen Ringquerschnitt bildet

Ein Ventil dieser Art ist aus der US-PS 29 17 269 bekannt Das bekannte Ventil ist bei Auftreten kleiner bis mittlerer Druckdifferentiale geeignet, wobei ein mittleres Druckdifferential beispielsweise 35 kg/cm² betragen kann, jedoch ergeben sich bei dem bekannten Ventil beträchtliche Schwierigkeiten, wenn weit höhere nung des Stopfens stattfindet, so daß der Stopfen die gewünschte tonnenartige Form einnimmt und der Regelverlauf unverändert bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert

F i g. 1 ist eine Schnittansicht eines Ventils gemäß der Erfindung, wobei ein Ring und eine Schaufel dargestellt sind, welche die Ausdehnung des federnden Stopfens des Ventils steuern;

Fig.2 ist eine Schnittansicht nach Linie 2-2 der Fig. 1, wobei Einzelheiten der Ausführung des Ringes und der Schaufel wiedergegeben sind, 'velche den Stopfen umgeben und dessen Ausdehnung begrenzen.

In Fig. 1 ist das Regelventil allgemein mit dem Be-

Drücke angetroffen werden, beispielsweise an ölleitun- 5° zugszeichen 10 bezeichnet. Das Ventil 10 kann in eine gen od. dgl., die über große Strecken des Landes füh- Pipeline oder in eine ähnliche Leitung eingebaut werren, wobei dann die Drücke typisch bis 70 kg/cm² be- den, mittels welcher große Volumina gefördert werden, tragen können. Wenn der Stopfen in Achsrichtung zu- Typisch wird das Ventil in einer Gaspipeline verwendet lammengedrückt wird und sich demgemäß seitlich aus- und es regelt die Strömungsmenge, z. B. Erdgas oder dehnt, um den Ringquerschnitt zwischen sich und dem 55 ähnliche Produkte. Das Ventil 10 weist einen ersten umgebenden Gehäuse zu verringern, bewirkt der
Druckabfall an dem Stopfen ein Fließen des gummielastischen Materials. Dadurch erfolgt eine ungleichmäßige Ausdehnung des Stopfens, und der größte Teil der

Flansch 11 und einen zweiten Flansch 12 auf, die beide mittels Bolzen mit der Leitung verbunden werden können. Die Leitung kann irgendeinen Nenndurchmesser haben, so daß das Ventil 10 relativ klein oder sehr groß

Ausdehnung erfolgt am hinteren Teil des Stopfens. 60 sein kann, und zwar in Abhängigkeit von den Erforder-

Hierbei kann die Außenwand des Stopfens mit dem umgebenden Gehäuse in Berührung gelangen, in welchem Fall der Stopfen unerwünschten und schlecht verteilten Beanspruchungen ausgesetzt wird. Diese Beanspruchungen führen dazu, daß große Stücke des gummielastischen Materials am hinteren Teil des Stopfens abgerissen werden, wodurch der Stopfen unbrauchbar wird. Selbst wenn der Stopfen nicht unnissen der besonderen Anwendung.

Das Ventil 10 umfaßt ein rohrförmiges Gehäuse, welches einen ersten Teil 13 und einen zweiten Teil 14 hat. Die Gehäuseteile 13 und 14 liegen aneinander an und sind mittels Bolzen 15 und Muttern 16 miteinander verbunden. Die Bolzen 15 sind durch öffnungen hindurchgeführt, die hierfür in Flanschen gebildet sind, die an den beiden Gehäuseteilen 13 und 14 gebildet sind. Das