DE2437281C3 - Regelventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil mit einem Drosselkörper in Form einer Lochbuchse.

In der Zeitschrift »Instruments & Control Systems«, Band 42, September 1969, Seiten 141 bis 144, sind Regelventile beschrieben, die eine vorgegebene Druckdifferenz unter möglichst geringer Lärmentwicklung abbauen. Die Lärmentwicklung wird insbesondere durch Kavitation und überkritische Strömungsgeschwindigkeiten der Medien verursacht, wenn die Druckdifferenz zwischen der Eintritts- und Austrittsseite des Ventils zu groß wird. Erfahrungsgemäß läßt sich bei Gasen und Dämpfen mit einstufigen Ventilen der Eingangsdruck nur maximal um die Hälfte reduzieren, ohne daß Schallgeschwindigkeit und damit eine unerwünschte Lärmentwicklung auftritt. Aber selbst eine geringere Druckreduzierung ist ohne Lärmentwicklung nur dann möglich, wenn man für intensive Reibungsverluste des Mediums sorgt und der sogenannte Druckrückgewinn des Ventils minimal bleibt. Zu diesem Zweck wird beispielsweise bei einem auf Seite 142, Fig. 3 der obengenannten Zeitschrift dargesieüien Regelventil ais Drosseikörper eine Lochbuchse verwendet.

Es ist weiterhin durch die deutsche Patentschrift 08 977 ein gerjiuscharmes Regelventil bekanntgeworden, bei dem dem Ventil eine Festdrossel nachgeschaltet ist. Eine Festdrossel stellt einen Festwiderstand dar, der einen Druckabfall erzeugt, der etwa quadratisch mit der durchfließenden Menge ansteigt. Ist der Durchsatz konstant oder ändern sich die Verhältnisse nur sehr wenig, so kann man den Festwiderstand an die vorliegenden Bedingungen gut anpassen. Wenn jedoch der Regelbereich des Ventils 3 :1 oder größer ist, so läßt sich mit Festwiderständen keine befriedigende Geo räuschminderung erreichen. Im übrigen führt eine solche Festdrossel zu einer stark degressiven Ventilkennlinie, was in keinem Anwendungsfall erwünscht ist. Die Nachteile von Festdrosseln können durch mehrstufige Ventile vermieden werden. Aufgrund ihres hohen Preises, ihrer aufwendigen Fertigung und ihrer Toleranzprobleme werden mehrstufige Ventile jedoch nur in Spezialfällen eingesetzt.

Ferner ist durch die DT-OS 19 51 376 ein geräuschminderndes Druckreduzierventil bekanntgeworden, bei dem sowohl der Drosselkörper als auch der Ventilsitzkörper die Form einer Lochbuchse aufweist. Die gesamte Anordnung weist somit die Gestalt ineinandergestülpter Töpfe auf. Wird der Drosselkörper aus dem Ventilsitzkörper herausgezogen, so tritt das Medium durch die Löcher in der Wand des Drosselkörpers in den durch die beiden Töpfe gebildeten Raum ein und tritt durch die Löcher in dem Ventilsitzkörper aus dem Ventil aus. Bei dem Durchgang des Mediums durch die Löcher in den Topfwänden ergibt sich insgesamt eine zweistufige Druckreduzierung. Diese Druckreduzierung führt bis zu einem Druckverhältnis von 2 :1 zu einer befriedigenden Geräuschminderung. Bei höheren Druckverhältnissen arbeitet das bekannte Druckreduzierventil nicht zufriedenstellend.

Ausgehend von diesem zuletzt erwähnten bekannten Druckreduzierventil ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, durch entsprechende konstruktive Maßnahmen die maximal mögliche Druckdifferenz zu erhöhen, ohne daß die die Lärmemission bewirkenden kritischen Zustände auftreten. Hierbei sollen die Vorteile eines mehrstufigen Ventils mit den Vorteilen einer Festdrossel vereinigt werden. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Das erfindungsgemäße Regelventil weist bei geringer öffnung, wo bei hohem Druckunterschied nur eine geringe Durchflußmenge zu regeln ist, eine Vielzahl druckreduzierender Stufen auf. In einer weiter geöffneten Stellung, in der bei nunmehr reduziertem Druckunterschied eine größere Durchflußmenge zu regeln ist, wird einem Teil des Mediums gestattet, eine Anzahl druckreduzierender Stufen zu umgehen und bereits nach dem Durchtritt von wenigen Stufen den Ausgang des Ventils zu erreichen. Diese durch die Ausbildung des Regelventils vorgegebene Funktion entspricht genau den Anforderungen, wie sie an ein geräuschminderndes Regelventil in einer Regelstrecke gestellt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar, für deren Merkmale Schutz nur im Zusammenhang mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs beansprucht wird.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Regelven- °5 tils gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Axialschnitt durch den in F i g. 1 verwendeten Ventilsitzring,

Fig.3 einen Axialschnitt durch die einen Teil des

Ventilkegels bildende Lochbuchse,

Fig.4 eine Seitenansicht einer Abwicklung der Lochbuchse,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsformeiner Loch-Ringscheibe und

Fig.6 eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Loch-Ringscheibe.

Gemäß Fig. 1 ist in ein Ventilgehäuse 1 ein Ventil-Skzring 2 eingeschraubt. Der Ventil-Sitzring 2 weist an seiner Stirnseite eine Einträsung 3 auf, an welcher beim Einschrauben des Sitzringes mit einem nicht dargestellten Werkzeug angegriffen wird. Der Sitzring 2 wird hierbei mit einem Außengewinde 4 in ein entsprechendes Gewinde im Ventilgehäuse 1 bis zum Anschlag einer Sitzringfase 5 an einer Gehäuse-Dichtfa- ' se 6 eingeschraubt. Der Sitzring 2 weist die Form einer Buchse auf, deren Innendurchmesser sich von unten nach oben stufenweise erweitert. Entsprechend dem unterschiedlichen Innendurchmesser des buchsenförmigen Ventil-Sitzringes 2 sind in diesen Loch-Ringscheiben 7 und 8 mit gleichem Innendurchmesser aber unterschiedlichem Außendurchmesser eingesetzt und durch Abstandshülsen 9 und 10, die an der Innenwand des buchsenförmigen Ventilsitzringes anliegen, voneinander distanziert.

Ein Regelkolben 11 weist einen zylindrischen Kolbenschaft 12 auf, der nach unten über eine kegelige Sitzkante 13 in eine mit Bohrungen 14 versehene Lochbuchse 15 übergeht. Der Ventil-Sitzring 2 weist eine entsprechende mit der Sitzkante 13 zusammcnarbeitende Sitzkante 16 auf. Über eine Sackbohrung 17 in dem zylindrischen Kolbenschaft 12 und eine Druckausgleichsbohrung 18 gelangt das Medium zwecks Druckausgleich vor den Regelkolben 11. Der Regelkolben 11 ist mit seinem zylindrischen Kolbenschaft 12 in einer in das Ventilgehäuse 1 eingesetzten Führungsbuchse 19 geführt. Dichtungsringe 20 sind in den Kolbenschaft 12 eingesetzt und dichten das Medium gegen die Führungsbuchse 19 ab. Die in der F i g. 1 eingezeichnete gestrichelte Lage des Regelkolbens 11 stellt eine geöffnete Stellung des Ventils dar.

Gemäß F i g. 2 ist der buchsenförmige Ventil-Sitzring 2 noch einmal in einem Axialschnitt als Einzelteil dargestellt. Wie man dieser Figur entnehmen kann, weisen die Loch-Ringscheiben 7 und 8 Bohrungen 21 und 22 von unterschiedlich großem Durchmesser auf. Die Loch-Ringscheiben 7 und 8 sowie die Abstandshülsen 9 und 10 werden vorzugsweise in den Innendurchmesser des buchsenförmigen Ventil-Sitzringes 2 eingepreßt und können zusätzlich durch Schweißpunkte 23 und 24 gesichert werden.

Gemäß den F i g. 3 und 4, wobei F i g. 4 eine seitliche Ansicht der Lochbuchse 15 in einer Abwicklung darstellt, ist das Bohrbild der Löcher 14 so gestaltet, daß eine kontinuierliche Durchflußzunahme mit größer werdendem Ventilhub entsteht. Zu diesem Zweck sind die Bohrungen einer jeden Reihe gegenüber den Bohrungen der darüber- oder darunterliegenden Reihe seitlich versetzt angeordnet, und der vertikale Abstand zweier Bohrungsreihen d ist kleiner als der Durchmesser D einer jeden Bohrung. In horizontaler Richtung ist bei einem Abstand von ä zwischen den Bohrungen einer Reihe der Abstand zweier benachbarter Bohrungen innerhalb zwei verschiedener Reihen mit λ/4 gegeben.

Gemäß den F i g. 5 und 6 weisen die Loch-Ringscheiben 7 und 8 den gleichen Innendurchmesser, aber verschiedene Außendurchmesser auf. Die Loch-Ringscheibe 7 mit dem kleineren Außendurchmesser weist eine einzige Reihe von auf einem Kreis angeordneten Bohrungen 21 auf, währenddem die Loch-Ringscheibe 8 mit dem größeren Außendurchmesser zwei auf Kreisen unterschiedlichen Durchmessers angeordneter Reihen von Bohrungen 22 aufweist. Die Bohrungen 22 auf dem einen Kreis sind gegenüber den Bohrungen 22 auf dem anderen Kreis um einen halben Teilungsabstand ß/2 versetzt angeordnet.

Bei dem Einbau der Loch-Ringscheiben 7 und 8 ist darauf zu achten, daß die in ihrer Größe unterschiedlichen Bohrungen 21 und 22 nicht miteinander fluchten, so daß ein labyrinthartiger Durchgang entsteht, was einen optimalen geräuschmindernden Effekt zur Folge hat. Wie insbesondere aus F i g. 1 hervorgeht, ist selbst bei maximaler Hubstellung das Medium immer noch gezwungen, einige Loch-Ringscheiben 8 zu durchfließen, was sich für das Geräuschverhalten vorteilhaft auswirkt. Bei zunehmend kleineren Hubpositionen wird eine zunehmende Anzahl von Loch-Ringscheiben 6 und 8 wirksam. Die vorliegende Ausführung eignet sich insbesondere für langhubige Regelventile mit reduziertem Sitzring. Der Druckausgleich am Ventilkegel ist nahezu perfekt, so daß relativ kleine Antriebskräfte erforderlich sind. Die vorstehend beschriebene geräuscharme Ventilgarnitur wird vorzugsweise von unten, d.h. gemäß Fig. 1 in Pfeilrichtung gegen den Kegel angeströmt, um optimal zu wirken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Regelventil mit einem Drosselkörper in Form einer Lochbuchse, der in einem buchsenförmigen, Durchtrittsöffnungen für das Medium aufweisenden Ventilsitzkörper verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) in den buchsenförmigen Ventilsitzkörper (2) mehrere axial distanzierte, in Strcmungsrichtung hintereinandergeschaltete Loch-Ringscheiben (7,8) eingesetzt sind,

b) der Ventilsitzkörper (2) einen abgestuften Innendurchmesser aufweist und

c) die eingesetzten Loch-Ringscheiben bei gleichem Innendurchmesser unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Loch-Ringscheiben (7, 8) mit Bohrungen (21, 22) unterschiedlicher Größe und Anzahl versehen sind, um in Fließrichtung des Mediums einen wachsenden freien Querschnitt zu gewährleisten.

3. Regelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (21, 22) in gleichmäßigen Abständen (ß) auf Kreisen unterschiedlichen Durchmessers angeordnet sind und die Bohrungen auf verschiedenen Kreisen am den halben Abstand (ß/2) gegeneinander versetzt angeordnet sind.

4. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Loch-Ringscheiben (7, 8) durch Distanzhülsen (9, 10) in axialer Richtung voneinander distanziert sind.

5. Regelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf Grund der unterschiedlichen Außendurchmesser der Loch-Ringscheiben (7, 8) und unterschiedlicher Höhe der Distanzhülsen (9,10) dem Medium iin Fließrichtung wachsende Durchflußvolumina geschaffen werden.