DE2337383A1

DE2337383A1 - Ventil fuer stroemende medien

Info

Publication number: DE2337383A1
Application number: DE19732337383
Authority: DE
Inventors: Karl Gruner
Original assignee: Samson Apparatebau AG
Current assignee: Samson Apparatebau AG
Priority date: 1973-07-23
Filing date: 1973-07-23
Publication date: 1975-02-13
Also published as: CH575566A5; FR2238884A1; FR2238884B1

Description

SAMSON APPARATEBAU A, G., Frankfurt am Main, Weismüllerstraße 3

Ventil für strömende Medien

Die Erfindung betrifft ein Ventil für strömende Medien mit einem über eine Ventilstange axial zur Durchflußöffnung eines im Ventilgehäuse angeordneten Ventilsitzes verstellbaren Verschlußkörper wie z.B. einem Ventilkegel oder sonstigen Drosselkörper. Die Ventilstange eines solchen Stellventils kann von Hand oder mittels eines beliebigen Stellmotors wie z.B.

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einer druckbeaufschlagten Stellmembran oder eines Thermostaten od.dgl. betätigt werden.

Bei solchen Durchströmventilen oder Regelventilen können unter bestimmten Betriebsbedingungen unerwünschte und sogar gefährliche Eigenschwingungen auftreten, welche zerstörend auf das Ventil und dessen Umgebung wirken bzw. starke Geräusche während des Betriebes hervorrufen. Diese Schwingungen treten hauptsächlich etwa senkrecht bzw. quer zum Stellweg des Verschlußkörpers des Ventils auf und werden von der Strömung um den Verschlußkörper angeregt, welcher üblicherweise symmetrisch in Bezug auf die Längs- oder Verstellachse ausgebildet ist und entsprechend symmetrisch von dem strömenden Medium umströmt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Verschlußkörper eines solchen Ventils so auszubilden, daß die unerwünschten Querschwingungen oder Eigenschwingungen desselben unterdrückt werden.

Die Erfindung geht von der Peststellung aus, daß die im wesentlichen symmetrische Ausbildung und Lage des Verschlußkörpers in der Strömung dessen Stellung so labil macht, daß von der Strömung quer zur Verstellachse gerichtete VTechselkräfte auf den Verschlußkörper ausgeübt werden, welche denselben zu den

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Eigen- oder Q,u erschwingungen anregen, die sich bis zu einer gefährlichen Höhe steigern können. "Die genannte Aufgabe wird nun erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verschlußkörper an seiner der Durchflußöffnung des Ventilsitzes zugewandten Seite derart unsymmetrisch in Bezug auf seine Verstellach.se ausgebildet ist, daß das den Verschlußkörper beaufschlagende und umströmende Medium eine einseitige, im wesentlichen quer zur Verstellachse wirkende Richtkraft auf den Verschlußkörper ausübt, welche die Querschwingungskräfte desselben überwiegt und seine Lage in der Strömung stabilisiert.

Gemäß einer besonders einfachen und vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird diese Unsymmetrie dadurch erreicht, daß der Verschlußkörper an seiner der Durchflußöffnung des Ventilsitzes zugewandten Seite einen exzentrisch zur Verstellachse angeordneten vorstehenden Steg aufweist.

Durch diese unsymmetrische Ausbildung und Anordnung des Verschlußkörpers bzw. des Steges wird erreicht, daß die Strömung des Mediums in zwei oder gegebenenfalls auch mehr ungleiche Teilströme geteilt wird, welche die gewünschte Richtkraft auf den Verschlußkörper ausüben. Die Größe dieser Richtkraft

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entspricht proportional der Stärke und Geschwindigkeit der durchfließenden Strömung.

Die Erfindung kann praktisch auf verschiedene Weise verwirklicht werden. Es wurde gefunden, daß eine besonders günstige stabilisierende Wirkung dadurch erzielt werden kann, daß das Verhältnis der Exzentrizität des Steges zum Durchmesser der Durchflußöffnung des Ventilsitzes etwa mit R = TT ^bis τ gewählt wird, wobei D der Innendurchmesser der Durchflutiöffnung ist. Ferner ist es vorteilhaft, die Höhe des Steges etwa gleich der oder größer als die Hubhöhe des Verschlußkörpers zu machen, wobei die Steghöhe dem Abstand des Stegendes von der Sitzfläche des Verschlußkörpers bzw. Ventilkegels entspricht.

Der exzentrische Steg kann an einem in die Durchflußöffnung des Ventilsitzes einführbaren Vorsprung oder Drosselkörper des Ventilkegels angeordnet sein. Er kann verschieden geformt und gegebenenfalls auch selbst verstellbar an dem Verschlußkörper oder Vorsprung bzw. Drosselkörper desselben befestigt sein. Weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend näher erläutert.

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In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen beispielsweise veranschaulicht. Es zeigen

Fig. 1 im Querschnitt ein Ventil mit einem kegelförmigen Verschlußkörper in seiner Öffnungsstellung,

Fig. la bis Ik schematisch in Unteransicht bzw. . in Seitenansicht verschiedene Formen des Verschlußkörpers und Stabilisierungssteges, und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab in Seitenansicht und Unteransicht einen Verschlußkörper mit verstellbarem Stabilisierungssteg.

Das in Fig. 1 dargestellte Ventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1, in welchem ein Ventilkegel 2 mittels einer Ventilstange 3 in Bezug auf einen Ventilsitz 4 vertikal verstellbar angeordnet ist. Die Ventilstange 3 ist in üblicher Weise durch die Bohrung eines Gehäusedeckels 5 bzw. durch eine nicht näher gezeigte Stopfbüchse aus dem Gehäuse 1 nach außen geführt, Die Durchflußöffnung bzw. der Innendurchmesser des

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Ventilsitzes 4 ist mit D bezeichnet. Der Ventilkegel 2 möge eine Hubhöhe h haben. Das durchströmende Medium möge durch einen Eintrittsstutzen 7 in das Ventilgehäuse 1 eintreten, die Durchflußöffnung D passieren und durch den Austrittsstutzen 8 das Ventilgehäuse 1 wieder verlassen. Das Ventilgehäuse kann aber auch in umgekehrter Richtung durchströmt werden.

Der Verschlußkörper oder Ventilkegel 2 ist mit einem der DurchfluSöffnung D des Ventilsitzes H- zugewandten Vorsprung 10 versehen, welcher bei den Hubbewegungen des Ventils mehr oder weniger in die Durchflußöffnung D eindringen kann. An dem Vorsprung 10 ist ein Stabilisierungssteg β angeordnet, der mehr oder weniger In bzw. durch die Durchflußöffnung D des Ventilsitzes 4 ragt. Der Stabilisierungssteg 6 ist in Bezug auf die Verstellachse des Ventils unsymmetrisch bzw. exzentrisch so angeordnet, daß die Strömung geteilt und so geführt wird, daß die aus den ungleichen Teilströmen auf den Verschlußkörper bzw. Ventilkegel 2 ausgeübte resultierende Richtkraft größer als die den Verschlußkörper zu Schwingungen anregende Wechselkraft ist. Dadurch wird die Lage des Verschlußkörpers in der Strömung stabilisiert. Das Verhältnis der Exzentrizität R des Steges 6 zum Durchmesser der

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Durchflußöffnung D des Ventilsitzes 4 beträgt vorzugsweise etwa

R = | bis ξ .

Die Steghöhe H, d.h. der Abstand des unteren Stegendes von der Sitzfläche des Ventilkegels 2, wird vorzugsweise etwa gleich der oder größer als die Hubhöhe h des Verschlußkörpers 2 gewählt. Der Steg β soll vorzugsweise der Länge nach möglichst bis nahe an den Innenrand des Ventilsitzes 4 reichen. Die Stegbreite S wird nach konstruktiven Gesichtspunkten bemessen. Die Lage des unsymmetrischen Verschlußkörpers bzw. dessen Vorsprunges oder Steges in Bezug auf den Strömungsweg ist zweckmäßig einstellbar. Zu diesem Zweck ist beispielsweise die Ventilstange 3 mit dem Verschlußkörper 2 um ihre Achse verdrehbar und mit einer die Lage der Unsymmetrie bzw. des Steges 6 in der Strömung anzeigenden Markierung 9 versehen. Die Lage des Verschlußkörpers bzw. Steges ist dadurch von außen erkennbar. Durch Verdrehen der Ventilstange j5 kann während des Betriebes der Verschlußkörper 2 mit dem Steg 6 verstellt werden, bis die gewünschte Stabilisierung des Verschlußkörpers bzw. die bestmögliche Eigenschwingungsdämpfung erzielt ist.

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Die Form des unsymmetrischen Versehlußkörpers oder Vbrsprunges oder Steges kann beliebig abgewandelt werden, sofern die entsprechenden Formen und Abmessungen die gewünschte Richtkraft und Stabilisierung ergeben. Einige solche Varianten sind in den Fig. la bis Ik veranschaulicht.

Gemäß Fig. la verläuft der Stabilisierungssteg 6a exzentrisch und geradlinig unter dem ■Verschlußkörper 2. Fig. Ib zeigt eine gekrümmte oder gebogene Form des Steges 6b. Fig. Ic zeigt einen Stabilisierungssteg 6c mit einer exzentrischen Einbuchtung. Gemäß Fig. Id kann der Stabilisierungssteg 6d exzentrisch geknickt oder pfeilförmig ausgebildet sein. Fig. Ie veranschaulicht, wie der Stabilisierungssteg 6e in einem Winkel zur Verstellachse des Versehlußkörpers 2 an letzterem bzw. an dessen Vorsprung 10 angeordnet sein kann. Gemäß Fig. If kann der Stabilisierungssteg 6f eine quer zur Verstellachse des Verschlußkörpers in einem Winkel geneigte, agg abgeschrägte Unterkante aufweisen. Fig. Ig zeigt, wie ein Steg 6g an einem mit dem Ventilkegel 2 verbundenen Drosselkörper 10' angeordnet ist. Fig. lh veranschaulicht in Seitenansicht bzw. von unten gesehen einen Ventilkegel mit einem glockenförmigen Vorsprung 10", an welchem der Stabilisierungssteg 6h exzentrisch zur Verstellachse angeordnet

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ist. lripig. Ii ist ein Ventilkegel 2 mit einem kolbenförmigen Vorsprung 10'" veranschaulicht, an welchem ein Stabilisierungssteg 6i exzentrisch angeordnet ist. Pig. Ik zeigt ein AusfUhrungsbeispiel des Verschlußkörpers 2, bei dem der Stabilisierungssteg 6k derart verzweigt ist, daß die Strömung in mehr als zwei Teilströme getrennt wird.

Schließlich veranschaulicht Fig. 2 in Seitenansicht und Unteransicht einen Ventilkegel 2 mit einem Vorsprung oder Drosselkörper 10, an welchem ein exzentrisch angeordneter Stabilisierungssteg 6 verstellbar an dem Verschlußkörper befestigt ist. Der Steg β kann zu diesem Zweck um eine Achse 11 schwenkbar gelagert und mit einer Langlochkulisse 12 versehen sein, durch die eine Schraube 13 ragt, welche die Kulisse 12 in jeder gewünschten Schwenklage des Steges β feststellen kann.

Wie die vorstehenden Ausführungsbeispiele erkennen lassen, beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Beispiele, sondern umfaßt alle sonstigen Varianten im Rahmen der wesentlichen Erfindungsmerkmale.

Ansprüche - 10 -

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Claims

- ίο -

Pat entansprüche :

Ventil für strömende Medien mit einem über eine Ventilstange axial zur Durchflußöffnung eines im Ventil gehäuse angeordneten Ventilsitzes verstellbaren, durch die Strömung zu unerwünschten Querschwingungen anregbaren Verschlußkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (2.) an seiner der Durchflußöffnung (D) des Ventilsitzes (4) zugewandten Seite derart unsymmetrisch in Bezug auf seine Verstellachse ausgebildet ist, daß das den Verschlüßkörper (2) beaufschlagende und umströmende Medium eine einseitige, im wesentlichen quer zur Verstellachse wirkende Richtkraft auf den Verschlußkörper ausübt, welche die QuerSchwingungskräfte desselben überwiegt und seine Lage in der Strömung stabilisiert.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußkörper (2) an seiner der Durchflußöffnung (D) des Ventilsitzes (4) zugewandten Seite einen exzentrisch zur Verstellachse angeordneten vorstehenden Steg (β) aufweist.
3. Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Exzentrizität (R) des Steges (6) zum Durchmesser der Durchflußöffnung (D) des Ventilsitzes (4) etwa R = r bis -jr beträgt.

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4. Ventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steghöhe (H) etwa gleich der oder größer als die Hubhöhe (h) des Verschlußkörpers (2).ist.
5. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, da:, der Verschlußkörper (2) aus einem Ventilkegel mit einem der Durchflußöffnung (D) des Ventilsitzes (4) zugewandten, unsymmetrisch geformten und in die Durchflußöffnung (D) einführbaren Vorsprung (10) versehen ist.
6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) von dem Vorsprung (10) des Verschlußkörpers (2) aus in die Durchflußöffnung (D) des Ventilsitzes (4) ragt.
7. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Steg (6) der Länge nach bis nahe an denRand des Ventilsitzes (4) erstreckt.
8. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis "J, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstange (3) mit dem Verschlußkörper (2) um ihre Achse verdrehbar und mit einer die Lage der Unsymmetrie bzw. des Steges (6) in der Strömung anzeigenden Markierung (9) versehen ist.

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9. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6) mindestens in einer Ricntung verstellbar an dem Verschlußköroer (2) bzw. an dem Vorsprung (10) desselben befestigt ist (Fig. 2).
10. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6a.) geradlinig verläuft (Pig. la).
11. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6b) gekrümmt verläuft (Fig. Ib).
12. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6c) eine exzentrische Einbuchtung aufweist (Fig. Ic).
13. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6d) pfeilförmig verläuft (Fig. Id).
14. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6e) zur Verstellachse des Verschlußkörpers (2) geneigt angeordnet ist (Fig. Ie).

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15· Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6f) eine atageschrägte Unterkante aufweist (Pig. If).
16. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6g) an einem Dros-. selkörper (10') des Verschlußkörpers (2) angeordnet ist (Fig. Ig).
17. Ventil^iach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6h) an einem glockenförmigen Vorsprung (10") des Verschlußkörpers (2) angeordnet ist (Fig. lh).
18. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6i) an einem kolbenförmigen Vorsprung (10^!rt) des Verschlußköroers (2) angeordnet ist (Fig. Ii).

19· Ventil nach einem oder mehreren der Ansnrüche 2 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (6k) derart verzweigt ist, daß die Strömung in mehr als zwei Teilströme getrennt wird (Fig. Ik).

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Patentanwalt

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