DE2253751A1 - Ventilanordnung - Google Patents

Description

2, November 1972

Dlpl.-lng, A. Qnhecker Dr.'lng. H. KinkeMoy Drying. W. oicckmair
9 Munoh$n 2i_t Maximtliatotr. 49 2253751

American Air Filter Company, Inc, 215 Central Avenue, Louisville, Kentucky 40201, USA

Ventilanordnung

Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung bzw« eine Dämpfungsanordnung·

Es ist wünschenswert» den Übergang zu dämpfen, wenn man in einem Fluid-System auf vollen Durchsatz hinauf- bzw«, i^ron dem vollen Durchsatz heruntergeht· Beispielsweise beim filtern eines Gasstromes unter Verwendung von Stoffgewebefiltern-ist es wünschenswert', einen plötzlichen Gasstoß ssu vermeiden, wenn' ein die Gasströmung steuerndes Ventil betätigt wird, da plötzliche Gasstöße ein ümscbnappen der Stoffgewebefilter bewirken und folglich das Stoff gewebe ecawäehen \in& zu anderen »ioht wünschenswerten Ergebnissen führen lcöxmea. Eine Schwächung dee Gewebes ist insbesondere zn beobachten, wenn das Gewebe Glasfasern: als eine der Komponenten enthält· Befc&nnte Ventil-Oder Klapijenanordnungön wie 2.B* Habreatile. (balleeye 'Samper) lle^^ppen-(-i9¥ttt«rfly---4amper-}- «.eisen Bus? äwm eine be-.-" triedigende Arbeitsweise auf, weim-außergewöhnlich* lange Be* tÄtigungsJeiten gewählt werden, wodurch eis »atiargöBiäß £.öhr ift aibeiten· Selbst dann sind Broseslkiappen besonders schwierig

zu verwenden, da sich., der SLuKt-^urcheats nicht linear

Ladt der Bifellung der !Drosselklappe än&evt«. eöndesn .die Bu3?eh« < satzändertjng am größten ist, wenn Sie Drosselklappe naüesu

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parallel zur Richtung des fluidflüsses steht. Weniger problematisch ist das Hubventil (bullseye daraper), da sich dessen Durchsatz linear über den gesamten Klappenhub-ändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unkomplizierte, billige, rasch aufgebaute und leicht zu wartende Ventilanordnung zu schaffen, die in einem Fluid-System einen wahlweise gedämpften Übergang beim Stoppen oder Starten des fluidflusses erlaubt.

Diese Aufgabe wird mit einer Ventilanordnung gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch eine Platte und eine darin vorgesehene öffnung, durch eine bezüglich der öffnung zwischen einer Offen- und einer Schließstellung bewegbare Venti!kappe durch eine Betätigungseinrichtung zum Bewegen der Ventilkappe, und durch eine Leiteinrichtung, die mit der Ven~ tiHsJappe und der öffnung zusammenwirkend angeordnet ist, um während eines vorbestimmten Wegabschnitts der Ventilldappe eine Durchflußöffnung konstanten Querschnitts zu schaffen.

Die Ventilanordnung nach vorliegender Erfindung liefert alßo während eines Teils des Ventilklappenhubs einen konstanten Fluid-Durchsatz, um in einem Fluid-System beim Starten oder Stoppen einen wahlweise gedämpften Übergang zu bewirken. Die vorliegende Ventilanordnung wurde insbesondere dort als vorteilhaft empfunden, wo beispielsweise ein Gasfiltersack beim Anschließen an den Fluidstrom nur allmählich aufgeblüht werden soll. . .

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben¹ eich aus der folgenden Beschreibung von Auaführungsbeispielen anhand der Zeichnungen·. Darin »eigen .■'

fig. i eine'teilweise geschnittene, Seitenansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,

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Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsforin einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung,

Fig. 3 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht von zwei erfindungsgemäßen Ventilanordmmgen in Tandemyerbindung,

Mg. 4- ein Schaubild zur Darstellung des Fluid-Durchsatzes einer erfindungsgemäßen Yentilanordnung in Abhängigkeit der Stellung der Ventilklappe, verglichen mit bekannten Ventilanordnungen, und

Fig. 5 ein Schaubild zur Barstellung des Fluid-Durchsatzes einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung in Abhängigkeit der Öffnungszeit, verglichen mit bekannten Ventilanordnung en.

Die in Fig. 1 gezeigte Ventilanordnung'10 befindet sich in ihrer Schließstellung. Sie besitzt eine Ventilklappe 11, die abdichtend auf einem Sitz 12 sitzt, v/elcher eine Öffnung 19 in einer Platte 15 umgibt. Die Ventilklappe 11 wird von einer Betätigungseinrichtung 17 gehalten und von dieser in Stellung gebracht· Die Betätigungseinrichtung 17 besitzt eine Stange 13* welche die Ventilklappe 11 mit einem Zylinder 14 und einem Rahmen 20 verbindet. Der Zylinder 14 wird gewöhnlich ein Hydraulikzylinder sein, der über einen Steuerkreis 16 betätigt. wird und außerhalb des Fluidfließweges von dem Tragrahmen 20 gehalten ist. Der Steuerkreis 16 umfaßt gewöhnlich einen einfachen Schalter, der zum Öffnen oder Schließen der Ventilanordnung 10 wahlweise betätigbar ist. An die der Öffnung 19 zugewandte Seite der Ventilklappe 11 ist ein zylindrischer Fortsatz 18 befestigt, um während eines vorbestimmten (Teils des Hubs der Ventilklappe 11 eine Durchflußöffnung konstanten Querschnitts zu schaffen. Wie aus den gestrichelten Linien in Fig. 1 ersichtlich,, bewegt sich während eines vorbestimmten Teils des Klappenhubs der zylindrische Fortsatz 18 durch die

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öffnung Ί9» wodurch eine ringförmige Diirchflußöffnung zwischen der Seitenwand des Fortsatzes 18 und der öffnung 19 gebildet wird. Wie außerdem aus Fig. 1 ersichtlich, wird die Ventilklappe 11 beim Öffnen der Ventilanordnung 10 von ihrem Sitz 12 nach oben abgehoben. Dabei bleibt der zylindrische Fortsatz 18 zunächst in Gegenüberstellung zur öffnung 19»so daß aufgrund des konstant bleibenden Ringraumes zwischen zylindrischem Fortsatz 18 und Öffnung 19 die Ventilanordnung zunächst einen konstanten Fluid-Durchsatz aufweist. Der zylindrische Fortsatz 18 wirkt damit als ein Dämpfungsglied, das für einen weichen Übergang sorgt, wenn beispielsweise Stofffiltersäcke nach dem Reinigen wieder an den Fluidstrom angeschlossen werden.

Vorzugsweise sind die Öffnung 19 und die Ventilklappe 11 kreisförmig, wobei jedoch auch andere Formen verwendbar sind. Entsprechend weist der zylindrische Fortsatz 18 im allgemeinen die gleiche Form wie die Ventilklappe 11 und die Öffnung 19 auf, wobei dies jedoch nicht zwangsläufig der Fall sein muß· Vorteilhaft ist der zylindrische Fortsatz 18 konzentrisch inner halb der öffnung 19 angeordnet, so daß der Fortsatz auch zur Ventilklappe 11 zentriert sein wird. Wiederum sei betont, daß eine zentrische Anordnung des zylindrischen Fortsatzes 18 zur öffnung 19 nicht unbedingtes Erfordernis ist und daß die erfindungsgemäße Ventilanordnung selbst dann, zufriedenstellend arbeiten wird, wenn der zylindrische Fortsatz 18 exzentrisch zur Ventilklappe 11 oder zur öffnung 19 oder zu beiden angeordnet ist. Wie Fig. 1 zeigt, ist der zylindrische Fortsatz so bemessen, daß er durch die Öffnung 19 treten kann. Vorteilhaft ist die gesamte axiale Höhe des zylindrischen Fortsatzes 18 etwa gleich 1/4 des Durchmessers der Öffnung 19· Eine solche axiale Höhe erlaubt dem zylindrischen Fortsatz 18 günstig relativ zur öffnung 19 bewegt zu werden, und sie gewährleistet

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ein vollständiges öffnen der Ventilanordnung 10, wenn sich der Zylinder 14 in seiner oberen Endstellung befindet· Die Ventilanordnung 10 wird als vollständig geöffnet angesehen, wenn sich der untere Rand des zylindrischen Fortsatzes 18 eine Strecke von 1/4 des Durchmessers der öffnung 19 oberhalb der Platte 15 befindet· Vorzugsweise weist der zylindrische Fortsatz 18 einen Durchmesser auf, der im Bereich von etwa 2/3 des Durchmessers der öffnung 19 liegt«, Demgemäß ist der Abstand zwischen der Seitenwand des sylxndrisehen Fortsatzes 18 und der öffnung 19 ringsum etwa.im Bereich von 1/6 des Durchmessers der öffnung 19·

; Fig. 2 zeigt eine alternative Ausfuhrungsform einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung. Ein zylindrischer Fortsatζ 18' ist hier an die die Öffnung 19' enthaltende Platte 15 befestigt, wobei der zylindrische Fortsatz 13⁵ die Öffnung 19" und die " Ventilklappe 11 umgebend angeordnet- ist» ItLe- aus I¹Ig₃ 2 ersichtlich» ist die Wirkungsweise eieser- Ventilanordnung identisch mit der in Fig. 1 gezeigter*. Wird die Ventilklappe 11 nach oben vom Sitz 12 abgehoben_t se bewegt sie sich zunächst

in axialer Richtung innerhalb des zylindrischen Fortsatzes 18*. ' . Bei dieser Anordnung befinden sich, die Ränder der Ventilklappe - 11 während eines vorbestimmten Seils des Elappeatebs in Gegen-, überstellung zur inneren Oberfläche des zylindrischen Fortsatzes 18¹» und die von den RMncteia des Veatilklapp© 11 und ι " -der inneren Oberfläches des zylincLrisehe-n Fortsatzes 1S^! Um-Ij i _ grenzte üjurchflußb'ffnung ist konstant, se* daß eise konstante "iluidmenge durchtreten kanu. Wie· feei dor AusftuxcuogBfoxm naoh. Hg. 1 iöt vorteilhaft dl© axial« Höhe äes s^lln&glsohe-n 3?ca*t-■·."' satzee 1$* gleich 1/4 von dessen Innendurchmesser,,, Bex» Duroh-

■eeaer ddr Ventilklappe 11 legt vor-sugsweitse im Bereich von *'■■' 2/3 des Innendurchmessers des zylisoÄriseliesi 2Os?tsatsee 18¹* |^! Di· Ventilanordnung nach Jig^ 2 wiM, im allgeKedneE als voll— ^! ständig geöffnet angesehen» wenn sieh die featillsiappe 11

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um eine Strecke oberhalb des oberen Randes des zylindrischen Fortsatzes 18* befindet, welche gleich ist 1/4 des Durchmessers des zylindrischen Portsatzes 18'. Wie bei der Ventilanordnung von !Fig. 1 sind auch hier die öffnung 19' und die Ventilklappe 11 vorzugsweise kreisförmig und konzentrisch zueinander und zum zylindrischen Portsatz 18' angeordnet. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist es selbstverständlich möglich, die Stange 13 auf der Unterseite der Ventilklappe 11 anzuordnen. Der Zylinder 14 und der Tragrahmen 20 sind dann in entsprechender Weise auf der Unterseite der Ventilklappe 11 anzuordnen. Eine solche Anordnung ist vielleicht weniger zweckmäßig, da die Stange 13 den Fluidfluß durch die öffnung 19 behindern könnte. Die Wirkungsweise bleibt Jedoch die gleiche. Entsprechend ist es auch bei der Ausführungsform nach Pig. 2 möglich, die Stange 13 auf der Unterseite der Platte 15 anzuordnen. Auch hier könnte die Stange 13 den Fluidfluß durch die öffnung 19' behindern, was jedoch nichts an der Wirkungsweise ändert.

Έ8 ist auch möglich, wie in Piß. 3 gezeigt, zwei oder mehr Ventile in Tandem anzuordnen, so daß zwei oder mehr Einzelströme gleichzeitig gesteuert werden können. Es ist natürlich auch möglich, abhängig von der Fließrichtung, daß wie in Fig.3 der eine Fluidstrom verkleinert und der andere Fluidstrom gleichzeitig vergrößert wird. Mit einer solchen Tandemanordnung können auch beide Fluidströme gleichzeitig verkleinert oder vergrößert werden. Eine Tandemanordnung ist ebenso mit der AuBführungsform einer Ventilanordnung nach Fig. 2 möglich·

Die Pig, 4 und 5 zeigen die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ventilanordnung im Vergleich zu bekannten Ventilanordnungen, In Pig· 4 ist der Fluid-Durchaatz der Ventilanordnung nach fig.1 in Funktion von der Stellung der Ventilklappe 11 oberhalb der Platte 15 dargestellt. Der Pluid-Durcheatz wächst linear bia die

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Entfernung zwischen der Ventilklappe 11 und.der Platte.15 gleich ist dem Abstand zwischen dem zylindrischen Portsatz 18 und der Öffnung 19· Ab diesem Punkt bleibt beim weiteren Abheben der Ventilklappe 11 von der Platte 15 der Abstand zwischen dem zylindrischen Fortsatz 18 und der öffnung 19 konstant, wobei dieser Abstand den Fluid-Durchsatz bestimmt· Dieser Abstand bestimmt solange den Fluid-Durchsatz bis die unterste Kante des zylindrischen !Fortsatzes 18 in eine ge- . meinsame Ebene mit der Öffnung 19 kommt. Ab diesem Punkt vergrößert sich der Fluid-Durchsatz linear bis die Ventilanordnung vollständig geöffnet ist.

Fig. 5 zeigt den Fluid-Durchsatz der Ventilanordnung 10 von Fig.1 in Funktion der Öffnungszeit. Der anfängliche Fluid-Durchsatz vergrößert sich linear bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Ventilklappe 11 von der Platte 15 eine Strecke abgehoben ist, die gleich ist dem Abstand zwischen der.Öffnung 19 und der Seitenwand des zylindrischen Fortsatzes 18. Ab diesem Zeitpunkt wird der Durchsatz vom Querschnitt der Durchflußöffnung zwischen der Öffnung 19 und dem zylindrischen Fortsatz

18 bestimmt. Dieser Querschnitt bestimmt den Fluid-Durchsatz bis zu dem Zeitpunkt, an dem die unterste Kante des zylindrischen Fortsatzes 18 in eine gemeinsame Ebene mit der Öffnung

19 kommt. Ab diesem Zeitpunkt vergrößert sich der Fluid-Durchsatz linear bis die Ventilanordnung vollständig geöffnet ist.

Die Fig. 4- und 5 zeigen den Durchsatz als Funktion der Ventilklappenstellung bzw. der Öffnungszeit ebenso für die Ausführungsform nach Fig. 2. Es ist wichtig festzustellen, daß beim Schliessen der Ventilanordnungen von Fig. 1 und 2 exakt die gleichen Durchsatzänderungen, jedoch in umgekehrter Richtung, zu beobachten sind. Das bedeutet beispielsweise für die Ventilanordnung von Fig. 1, daß beim Annähern der untersten Kante des zylindrischen Fortsatzes 18 an die Öffnung 19, wenn diese Kante eine Entfer- ■

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nung zur öffnung 19 erreicht, die gleich ist 1/4 des Öffnungsdurchmessers, sich der Fluid-Durchsatz linear vermindert bis die unterste Kante des zylindrischen Fortsatzes 18 in eine gemeinsame Ebene mit der öffnung 19 gelangt. Ab diesem Punkt bleibt der Durchsatz konstant bis sich die Ventilklappe 11 auf eine Strecke nähert, die gleich ist dem Abstand zwischen dem Rand der öffnung 19 und der Seitenwand des zylindrischen Fortsatzes 18. Danach vermindert sich der Durchsatz linear bis die Ventilklappe 11 auf den Sitz 12 gelangt.

Die Tandemanordnung nach Fig. 3 gestattet das gleichzeitige öffnen und Schließen der Ventilanordnungen in solch einer Weise, daß bei zwei getrenten Fluidströmen der eine vermindert und der andere gleichzeitig vergrößert wird. Es ist auch möglich, bei dem ausgewählten Dämpfen der zwei Fluid-Durchsätze eine Überlappung zu haben. Beispielsweise beim Reinigen von Stoffgewebe- Staubfiltersäcken, wo der Schmutzgasfluß vermindert wird und die Filtersäcke an ein Vakuum gelegt werden, damit sie zusammenfallen und Schmutzkrusten abbröckeln, kann es vorteilhaft sein, vorliegende Erfindung in Tandemanordnung anzuwenden, Um gleichzeitig den Schmutzgasstrom sanft zu vermindern und das an die Filtersäcke zu legende Vakuum sanft zu vergrößern. Ein "Schnappen" oder "Knallen" der Säcke und eine Schwächung der Stoffasern wird damit vermieden. Wird dann die Richtung der Tandem-Ventilanordnungen umgekehrt, so wird das Vakuum langsam vermindert und die Filtersäcke werden wieder langsam an den Gasstrom angeschlossen.

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Claims (10)

1. Patentansprüche

   ( Λ Δ Ventilanordnung gekennzeichnet durch eine Platte (15) und eine darin vorgesehene öffnung (19), durch eine "bezüglich der öffnung zwischen einer Offen- und einer Schließstellung bewegbare Ventilklappe (11), durch eine Betätigungseinrichtung (13) zum' Bewegen der Ventilklappe und durch eine Leiteinrichtung (18,18') die mit der Ventilklappe (11) und der öffnung (19, 19') zusammenwirkend angeordnet ist,- um während eines vorbestimmten Wegabschnitts der Ventilklappe eine Durchflußöffnung konstanten Querschnitts zu schaffen.
2. 2. Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung (18) an der Ventilklappe (11) befestigt und von der öffnung (19) umgeben ist.
3. 3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (19) im wesentlichen kreisförmig und die Leiteinrichtung ein im wesentlichen zylindrischer Fortsatz (18) ist, der einen kleineren Durchmesser als die öffnung (19) aufweist und im wesentlichen konzentrisch innerhalb dieser öffnung angeordnet ist.
4. 4. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennz eichnet, daß der zylindrische Fortsatz (18) eine axiale Länge von etwa 1/4 des Durchmessers der öffnung (19) aufweist.
5. 5· Ventilanordnung nach Anspruch 3 oder 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Fortsatz (18) einen Durchmesser im Bereich von etwa 2/3 des Durchmessers der öffnung (19) aufweist.

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6. 6. Ventilanordnung nach Anspruch 3» 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Portsatz (18) eine solche Länge aufweist, daß er zumindest einen Abstand von 1/4 des Durchmessers der öffnung (19) zu dieser öffnung aufweist, wenn sich die Ventilklappe (11) in ihrer Offenstellung befindet.
7. 7- Ventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteinrichtung (18') an der Platte (15) befestigt ist und die Ventilklappe (11) in deren Schließstellung umgibt.
8. 8. Ventilanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die öffnung (19') und die Ventilklappe (11) kreisförmig sind und die Leiteinrichtung ein an der Platte (15) befestigter, im wesentlichen zylindrischer Fortsatz (18') ist, der im wesentlichen konzentrisch die öffnung (19¹) und Ventilklappe (11) mit Abstand umgibt.
9. 9- Ventilanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Fortsatz (18*) eine axiale Höhe von etwa 1/4 des Durchmessers der öffnung (19") aufweist.
10. 10. Ventilanordnung nach Anspruch 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Fortsatz (18') einen Durchmesser im Bereich von etwa dem 1,33 fachen des Ventilklappendurchmessers aufweist.

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