DE2351715A1 - Drosselventil - Google Patents

Description

GUSTAV F. GERDTS KG

BREMEN BREMEN, 11. Oktober 1973

Drosselventil

Drosselventile der im Oberbegriff des Anspruchs 1 spezifizierten Art zeichnen sich durch eine einfache sowie raumsparende Bauform und eine sehr gute, feinfühlige Regulierbarkeit aus.

Mit Rücksicht auf die erforderliche Hubbewegbarkeit des Absperrorgans in der Innenhülse und auch um fertigungsfreundliche Maßtoleranzen verwirklichen zu können, \«/ird ' in der praktischen Ausführung dieser Ventile ein geringes Radialspiel zwischen dem kolbenförmigen Absperrorgan und der Hülse vorgesehen. Solange hierbei das Absperrorgan zwar vom Ventilsitz abgehoben, jedoch den Innenguerschnitt der Hülse noch nicht bis zu den untersten radialen Durchströmkanälen freigegeben hat - dies tritt während eines jeden Öffnungs- und Schließvorganges auf --, wird durch den vorhandenen Ringspalt zwischen Absperrorgan und Hülse ein Mediumstrom vom Ventilsitz zu den Durchströmkanälen der Hülse strömen. Bei einem hohen Druckgefälle ζ v/i sch en der Vor- und der Niederdruckseite des Ventils kann dies in dem engen Ringspalt zu Erosionserscheinungen an der Hülseninnenwand bzw. der Umfangsfläche- des Absperrorgans führen, zumal bei hoher öffnungs- und Schließfrequenz des Ventils.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Drossel' ventile der genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der zuvor erJäutorLc Kros .ton over schleiß an Absperrorgan rciip. IIü.lr;o v/eL tgc.-bcTi'J unterbunden ist.

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Dies wird durch Anwendung der in Anspruch 1 angegebenen erfindungsgemäßen Lehre erzielt. In den danach vorgesehenen Wirbelräumen., welche den engen Ringspalt zwischen der Hülse und dem Absperrorgan stellenweise erweitern, wird ein erheblicher Teil der Druck- bzw. Strömungsenergie des durchströmenden Mediums verzehrt. Dadurch ist eine Erosionswirkung des Mediums auf Hülse und Absperrorgan weitgehend verhindert, dies besonders, bei mehreren vom Medium nacheinander zu passierenden Wirbelräumen.

Der Anspruch 2 sieht hierbei eine sowohl wirkungs- als auch fertigungstechnisch besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, wie auch die Ansprüche 3 und auf einen besonders starken Energieverzehr durch die Wirbelräume abzielen.

Der Anspruch 5 gibt schließlich eine besonders für die Vervrendung bei Gasen und Dämpfen geeignete Ausführung an, bei der eine mehrstufige Entspannung des zu drosselnden Mediums erfolgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem dreihülsigen Drosselventil dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die Drosselorgane eines Ventils im Schnitt A-B,

Fig. 2 die Drosselorgane aus Fig. 1 im Querschnitt und die

Fig. 3 und 4 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

In eine Bohrung 1 einer zwischen Vor- und Niederdruckseite vorgesehenen Trennwand 2 eines nicht dargestellten Ventilgehäuses ist ein Ventilsitzkörper 3 mit einem Ventilsitz und drei ineinandergeschobenen, in koaxialer Verlängerung

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zu diesen angeordneten Hülsen 5, 6 und 7 eingeschraubt. Letztere sind in mehreren Lochkreisebenen mit radialen Durchströmkanälen 8, 9 und 10 versehen und mit diesen derart zueinander versetzt angeordnet, daß die hintereinander geschalteten Durchströmkanäle 8, 9 und 10 Drosselsteilen 11 und 12 bilden. Zwischen den Drosselstellen wirken die Durchströmkanäle 9 als Entspannungskammern für das zu drosselnde Medium. In der inneren Hülse 5 ist überdies ein kolbenförmiges Absperrorgan 13 hubbeweglich verstellbar.

Zum Absperren kommt das /absperrorgan 13 mit seiner Kegelfläche auf dem Ventilsits 4 abdichtend zur Anlage. Zum gedrosselten Durchströmen wird das Absperrorgan 13 vom Sitz 4 abgehoben und je nach Hubstellung eine unterschiedliche Anzahl von Durchströmkanälen 8 freigegeben. Nach dem Durchströmen dieser Kanäle 8 erfährt das Medium in den Drosselstellen 11 eine erste Drosselung. In den Durchströmkanälen 9 kann es dann entspannen, um anschließend in den Drosselstellen 12 seine restliche Druckabsenkung zu erfahren.

Um die I-Iubbeweglichkeit des Absperrorgans 13 in der Hülse 5 sicherzustellen und dabei allzu kleine Fertigungstoleranzen zu vermeiden, ist _r wie die Figuren 3 und 4 zeigen, zwischen dem Absperrorgan 13 und der Hülse 5 ein geringer Ringspalt 14 vorgesehen. In diesem Spalt stellt sich, sobald das .Absperrorgan 13 vom Ventilsitz 4 abgehoben, jedoch den Innenquerschnitt der Hülse 5 noch nicht bis zu den untersten Durchströmkanälen 8 freigegeben hat (Fig.4), ein Mediumstrom von der Ventilsitzöffnung zu den Durchströmkanälen hin ein. Um einen Erosionsangriff an Hülse 5 und Absperrorgan 13, wie er in dem engen Ringspalt 14 insbesondere bei einem hohen Druckgefälle von der Vordruck- zur Niederdruckseite möglich wäre, zu <ver-

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hindern, ist die Hülse 5 bzw. deren untere Verlängerung am Ventilsitzkörper 3 in ihrer Innenwand mit zwei übereinanderliegenden, Wirbelräume bildenden Ringnuten 15, versehen. Die Ringnuten sind dabei zwischen dem Ventilsitz 3 und den untersten Durchströmkanälen 8 angeordnet. Das Absperrorgan 13 weist in seiner Umfangsflache auch eine umlaufende Ringnut 17 als Wirbelraum auf. Diese ist, betrachtet bei in Schließstellung befindlichem Absperrorgan 13 (Fig. 3), höhengleich mit der Ringnut 15 der Hülse 5 angeordnet.

Befindet sich das Absperrorgan 13, wie es bei jedem Öffnungs- und Schließvorgang vorkommt, noch in einer Zwischenstellung zwischen Absperren (Fig. 3) und Freigabe mehr oder weniger vieler Durchströmkanäle (z.B. Fig. 1), und stellt sich demzufolge (Fig. 4) im Ringspalt 14 eine Mediumströmung zu den untersten Durchtrittskanälen 8 ein, so tritt in den Ringnuten 15, 17 und 16 nacheinander durch Verwirbelung ein starker Energieverbrauch des durchströmenden Mediums ein.

Infolge dieses v/esentlichen Energieverlustes vermag das den Ringspalt 14 durchströmende Medium auch bei hoher Druckdifferenz zwischen der Vor- und der Niederdruckseite keine Erosionswirkung auf Hülse 5 und Absperrorgan 13 auszuüben.

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Claims (6)

1. - 5 Patentansprüche

   Drosselventil mit einem Ventilsitzkörper, in dessen koaxialer Verlängerung eine Hülse angeordnet ist, die in mehreren Ebenen radiale Durchströmkariäle aufweist, wobei zur Steuerung der Durchströmkanäle und der Ventilsitzöffnung ein kolbenförmiges Absperrorgan hubbeweglich in der Hülse verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen dem Ventilsitz (4) und den nachfolgenden radialen Durchströmkanälen (8) in der Innenwand der Hülse (5) und/oder in der ümfangsfläche des Äbsperrorgans (13) eine oder mehrere Wirbelräume bildende, radiale Ausnehmungen (15, 16, 17) vorgesehen sind.
2. 2.) Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelräume als umlaufende Ringnuten (15, 16, 17) in der Hülse (5) bzw. am Absperrorgan (13) ausgebildet sind.
3. 3.) Drosselventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung mehrerer axial übereinanderliegender Ringnuten (15, 16) der Axialabstand zwischen den Nuten (15, 16) einen Bruchteil der Nutenbreite beträgt.
4. 4.) Drosselventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringrmte(n) (17) des Absperrorgans (13) bei in Schließstellung befindlichem Absperrorgan (13) höhengleich mit den Nuten (15) der Hülse (5) angeordnet sind.

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5. 5.) Drosselventil nach Anspruch 1 bis 4, d. adur ch gekennzeichnet, daß in koaxialer Verlängerung des Ventilsitzkörpers (3) mindestens zwei v/eitere Hülsen (6, 7) mit radialen Durchströmkanälen (9, 10) vorgesehen und sämtliche Hülsen (5, 6, 7) ineinandergeschoben sind, wobei die Durchströmkanäle (8, 9, 10) an den gegenseitigen Berührungsflächen der Hülsen (5, 6, 7) durch teilweises Verdecken Drosselstellen (11, 12) bilden, während die Durchströmkanäle (9) der mittleren Hülse(n) (
6. 6) Entspannungskammern bilden.

   TSR-Bs/T
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