DE2330392A1 - Vorrichtung zur erzielung eines geraeuscharmen betriebes von ventilen, insbesondere druckminderventilen - Google Patents

Description

PATENTANWALT MUnchen, den 14. Juni 1972

Dipt.-Ing. E. F. EITNtK

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SAMSON APPARATEBAU A. G., Prankfurt am Main, Weismüllerstraße j5

Vorrichtung zur Erzielung eines geräuscharmen Betriebes von Ventilen, insbesondere Druckminderventilen

(Zusatz zum Patent . ... ... (Anmeldung P 22 j4 053.0-12)

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzielung eines geräuscharmen Betriebes von Ventilen für strömende Medien, insbesondere Druckminderventilen, deren Ventildurchgangsöffnung mit einem in Strömungsrichtung hinter ihr angeordneten, von einer Ventilstange betätigbaren Drosselorgan zusammenarbeitet. Durch die Erfindung wird eine Verbesserung und weitere Ausgestaltung der durch das Patent . ... .... (Anmeldung P 22 ?4 053.0-12 vom 11.' Juli 1972) geschützten Erfindung bezweckt.

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Gemäß dem Hauptpatent wird ein geräuscharmer Betrieb vonVentilen, Drossel- und Druckmindereinrichtungen oder sonstigen Entspannungsgeräten auch bei größeren Druckdifferenzen dadurch erreicht, daß das Drosselorgan mehrere ringförmige Austrittsspalten mit verstellbarer Spaltweite aufweist, welche zusammen den erforderlichen Drosselquerschnitt ergeben. Vorzugsweise kann dieses Drosselorgan aus mehreren übereinander angeordneten Drosselscheiben oder -ringen zusammengesetzt sein, deren gegenseitiger Sitzabstand von zwischengeschalteten Distanzgliedern wie z.B. Tellerfedern gehalten wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine weitere Erhöhung der zulässigen Druckdifferenzen für einen geräuscharmen und kavitationsfreien Betrieb solcher Ventile dadurch, daß in einem oder jedem ringförmigen Austrittsspalt des Drosselorgans mindestens zwei Drosselstufen hintereinander angeordnet sind.

Diese Drosselstufen können gemäß"einer einfachen AusfUhrungsform der Erfindung aus zwei oder mehr vom Inneren des ringförmigen Drosselorgans nach außen mit gegenseitigem Abstand hintereinander geschalteten Drosselspalten bestehen, welche vorzugsweise zwischen axialen RlngvorSprüngen und gegenüberliegenden axialen Ringausnehmungen benachbarter Drosselscheiben bzw. Drosselringen gebildet sind.

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Zur Stabilisierung der Einstellung des Drosselorgans können die an entgegengesetzten Seiten der Drosselscheiben vorgesehenen Drosselstufen durch Druckausgleichskanäle miteinander verbunden sein.

Eine weitere Verbesserung der durch das Hauptpatent geschützten Erfindung besteht darin, daß am Eingang zum Innenraum des ringförmigen Drosselorgans ein Vordrosselkörper angeordnet ist. Dieser Vordrosselkörper ist am vorderen, freienEnde der Ventilstange oder der PUhrungsstange der Drosselscheiben befestigt und macht die Bewegungen der Drosselscheiben mit. Er hat vorzugsweise eine sich entgegen der Durchströmungsrichtung verjüngende, z.B. konische oder ähnliche Form. Bei sehr großen Druckdifferenzen können auch zwei oder mehr derartige Vordrosselkörper hintereinander an entsprechenden Durchgangsöffnungen vorgesehen werden. Man kann auf diese Weise eine Vorentspannung größerer Druckdifferenzen schon vor dem Eintritt des strömenden Mediums in den Innenraum des ringförmigen Drosselorgans erreichen, ohne daß der Geräuschpegel außerhalb des Ventils merklich erhöht wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen:

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Fig. 1 im Längsschnitt den Innentefl. eines Ventils mit einer Vorrichtung zur Geräuschverringerung,

Fig. 2 im Längssciliitt einen vergrößerten Ausschnitt "A" aus der Fig. 1, und

Fig. J5 im Längsschnitt eine Variante des Eingangsteiles des ringförmigen Drosselorgans mit zwei Vordrosselkörpern.

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 befindet sich in einem In Richtung der ein gezeichneten Pfeile von einem Medium durchströmten Ventilgehäuse 1 ein Ventilsitzring 2, welcher eine Durchgangsöffnung jj umgibt und mittels Gewinde j& 4 in das Ventilgehäuse eingeschraubt ist. Oberhalb des Ventilsitzringes 2 geht das Ventilgehäuse 1 in einen Ge-Iiäusehals 5 über, dessen obere öffnung durch einen nicht gezeigten Deckel mit einer Stopfbüchse abgeschlossen ist. Durch die Stopfbüchse ist eine Ventilstange 19 axial verschiebbar in den Gehäusehals 5 eingeführt. Die Ventilstange 19 kann durch beliebige Mittel betätigt bzw. angetrieben werden.

Das untere Ende der Ventilstange 19 drückt auf das obere Ende eines FührungsZapfens 20, auf dem die

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Drosselscheiben 21 axial verschiebbar aufgereiht sind. Jede Drosselscheibe besteht aus einem äußeren Ring 22, der durch radiale Arme 23 mit einer Scheibennabe 24 verbunden ist, durch deren Nabenbohrung der Führungszapfen 20 geführt ist. Die Stirnflächen der Ringe 22 haben axiale RingvorSprünge 25 und axiale Ringvertiefungen oder -ausnehmungen 26, welche derart ineinandergreifen, daß z.B. drei Drosselspalten S₁, S₀, S, gebildet werden, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die Drosselspalten oder Drosselstufen können natürlich auch an anderen geeigneten Stellen zwischen den Ringen 22 vor gesehen sein, wie beispielsweise der Drosselspalt S_i .

Am oberen Ende des Führungszapfens 20 ist der von den Ringen 22 der Drosselscheiben 21 umgebene Innenraum 27 des ringförmiger. Dr^sselorgans durch eine mit dem Führungszapfen 20 verbundene Druckscheibe 28 abgeschlossen, deren unterer Stirnrand ebenfalls axiale Ringvorsprünge 25 und axiale Ringausnehmungen 26 aufweist, welche mit den gegenüberliegenden Ringausnehmungen bzw. Ringvorsprüngen der obersten Drosselscheibe 21 zwecks Bildung vorforosselspalten S^, S«, S~ zusammenarbeiten. Entsprechend sind an der oberen Stirnfläche des Ventilsitzringes 2 axiale RingvorSprünge 25 und axiale Ringausnehmungen 26 vorgesehen, die mit den gegenüberliegenden Ringausnehmungen bzw. Ringvorsprüngen der untersten Drosselscheibe 21 zwecks Bildung

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von Drosselspalten S₁, Sg, S, zusammenarbeiten.

Der FUhrungszapfen 20 1st an seinem unteren Ende in der Nabe 29 eines mit radialen Armen J>0 versehenen Lagersternes geführt, der in dem Ventilsitzring 2 angeordnet ist.

Zwischen je zwei Drosselscheiben 21 bzw. zwischen der obersten Drosselscheibe und der Druckscheibe 28 bzw. zwischen der untersten Droselscheibe und dem Lagerstern 29, 30 sind Tellerfedern 31 eingelegt, welche diese Teile in gegenseitigen Abständen halten. Bei einer Ausführungsform mit zwei oder mehr Drosselstufen erhält man beispielsweise günstige Ergebnisse mit folgenden Abmessungen:

Hub einer Drosselscheibe =* Spaltweite S "ύ 10 mrn, Uberdeckung der einzelnen Stufen u = 0,2 S.

Anstelle der Tellerfedern ;51 könnten z.B. auch kinematische Gelenke od.dgl. zur nachgiebigen Kupplung der Drosselscheiben verwendet werden. Zur Stabilisierung der Einstellung des ringförmigen Drosselorgans sind in den Ringen 22 der Drosselscheiben 21 Druckausgleichsöffnungen bzw. -kanäle j52 angeordnet, welche die an den entgegengesetzten Stirnflächen der Ringe22 angeordneten Dro3selstufen bzw. entsprechende axiale Ringausnehmungen 26 miteinander verbinden.

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Am unteren Ende des FUhrungszapfens 20 ist gemäß Fig. 1 ein sich nach unten konisch oder kurvenförmig verjüngender Vordrosselkörper 33 befestigt, welcher hinter (Ln Strömungsrichtung gesehen) einer in einer eingeschraubten Scheibe 34- vorgesehenen Eingangsöffnung 35 angeordnet ist. Damit kann eine große Druckdifferenz schon vor dem ringförmigen Drosselorgan vorentspannt werden. Außerdem hat diese Anordnung im geschlossenen Zustand der Vorrichtung den Vorteil eines Einsitz-Ventils mit kleiner Leckmenge. Bei sehr großen Druckdifferenzen kann diese Vorentspannung auch in zwei oder mehr Stufen ausgeführt werden. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. 3, wo vor dem Vordrosselkörper 33 noch ein weiterer Vordrosselkörper 36 angeordnet ist, der hinter einer Eingangsöffnung 37 ebenfalls am unteren Ende des Führungszapfens 20 befestigt ist. Eine solche Vorentspannung kann auch bei der Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent analog angewendet werden.

Bei großen Durchmessern des ringförmigen Drosselorgans bzw. des oder der Vordrosselkörper und bei großen Druckdifferenzen können die zur Betätigung des Ventils od.dgl. erforderlichen Antriebskräfte verhältnismäßig sehr groß werden. Dieser Nachteil kann mit Hilfe von Entlastungseinrichtungen verringert oder vermieden werden, wie sie z.B. JLn Fig. 1 angedeutet sind. Hier dient ein Zylinderraum 38, welcher mit der Eingangsöffnung 35

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durch eine Bohrung J59 ^öes FUhrungszapfens 20 verbunden ist, zur Entlastung des Vordrosselkörpers 33* während ein konzentrisch zum Zylinderraum >3 angeordneter Ringzylinderraum 40 zur Entlastung des ringförmigen Drosselorgans dient, dessen Innenraum 27 durch öffnungen 41 der Druckscheibe 28 mit dem Ringzylinderraum 40 in Verbindung steht. In die Zylinderräume j}8 bzw. 40 tauchen von oben her mit Dichtungsringen versehene Ringkolben 42, ¹IjS, die an einem ortsfesten Vorsprung 44 des Ventilgehäusedeckels angeordnet sind.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Vorrichtung entspricht im wesentlichen der Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß dem Hauptpatent. Wenn von der Ventilstange 19 ein Druck auf den PUhrungszapfen 20 und auf die Druckscheibe 28 ausgeübt wird, v/erden die Drosselscheiben entgegen der Wirkung der Tellerfedern 31 zusammengeschoben, wobei sich die Drosselspalten S., S_, S, in allen Zwischenräumen verkleinern, bis schließlich die Scheiben fest aufeinanderliegen. Es genügt, wenn z.B. die innerste oder erste Drosselspalte S, eine kleinere maximale Spaltweite hat als die folgenden Drosselspalten Sp bzw. S,, um das ringförmige Drosselorgan vollständig abzuschließen. Zur Erzielung bestimmter Durchflußkennlinien können die Planken f der Drosselstufen entsprechend geformt werden.

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Die Erfindung beschränkt sich im übrigen nicht auf die vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung schematisch dargestellten AusfUhrungsformen, sondern sie umfaßt alle Varianten im Rahmen der wesentlichen Erfindungsmerkxmale.

Ansprüche

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Claims (11)

1. Patentansprüche;

   Vorrichtung zur Erzielung eines geräuscharmen Betriebes von Ventilen für strömende Medien, insbesond ere Druckminderventilen, deren Ventildurchgangsöffnuns mit einem in Strömungsrichtung hinter ihr angeordneten, von einer Ventilstange betätigbaren Drosselorgan zusammenarbeitet, welcher mehrere ringförmige Austrittsspalten mit verstellbarer Spaltweite aufweist, die zusammen den erforderlichen Drosselquerschnitt ergeben, nach Patent

   . (Anmeldung P 22 ^K 053.0-12 vom 11. Juli 1972),

   dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder Jedem ringförmigen Austrittsspalt mindestens zwei Drosselstufen hintereinander angeordnet sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstufen aus mit Abstand von innen nach außen aufeinander folgenden Drosselspalten (S₁, S₂, S^) bestehen.
3. 3>. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innerste oder erste Drosselspalte (S,) eine kleinere maximale Spaltweite als die oder jede folgende Drosselspalte (Sg, S,) hat.
4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstufen labyrinthartig zwischen je zwei benachbarten Drosselscheiben (21) 409883/0018 - π -

   bzw. Drosselringen (2; 28) angeordnet sind.
5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

   4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspalten (S₁,

   ■ JL

   Sp, S,) zwischen ineinandergreifenden axialen Ring vprsprüngen (25) und gegenüberliegenden axialen Ringvertiefungen (26) benachbarter Drosselscheiben (21) bzw. Drosselringen (2; 28) gebildet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

   5, dadurch gekennzeichnet, daß an entgegengesetzten Seiten der Drosselscheiben (21) angeordnete Drosselstufen durch Druckausgleichskanäle (32) miteinander verbunden sind.
7. 7. Vorrichtung zur Erzielung^ eines geräuscharmen Betriebes von Ventilen für strömende Medien, insbesondere Druckminderventilen, deren Ventildurchgangsöffnung mit
8. - einem in Strömuhgsxrichtung hinter ihr angeordneten, von einer VentLlstange betätigbaren Drosselorgan zusammenarbeitet, welcher mehrere ringförmige Austrittsspalten mit verstellbarer Spaltweite auf viel st, die zusammen den erforderlichen Drosselquerschnitt ergeben,
9. nach Patent . (Anmeldung P 22 34 O53.
10. O-I2 vom
11. 11. Juli 1972) bzw. nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der in den Innenraum (27) des ringförmigen Drosselorgans führenden Eingangsöffnung (35) ein Vordrosselkörper (33) angeordnet 1st. 409883/0018 -12-

    8. Vorrichtung nach Anspruch Y, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Vordrosselkörper (33, 36) an mit axialem Abstand vorgesehenen Eingangsöffnungen (35* 37) angeordnet sind.

    9. Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß der Vordrosselkörper (35) und das ringförmige Drosselorgan durch Entlastungseinrichtungen (38, 40) mindestens teilweise druckentlastet sind.

    (Edmund FTEisijier)
    Patentanwalt

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