DE2439583C3

DE2439583C3 - Schieber für hohe Drucke

Info

Publication number: DE2439583C3
Application number: DE2439583A
Authority: DE
Inventors: Tadahiro Ichikawa Akiyama; Shokichi Matsudo Kubota
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1974-08-17
Publication date: 1979-01-04
Also published as: GB1475140A; US3917221A; JPS5428973B2; DE2439583A1; DE2439583B2; JPS5042431A

Description

geschachtelt und fixiert werden, daß man den erwünschten vielstufigen Druckabfall in dem Schieber erhält.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus dem Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung,

Fig.2 einen vergrößerten Teil-Längsschnitt, der die Schiebereinsätze oder Käfige zeigt, die den Drosselabschnitt des in F i g. 1 gezeigten Schiebers bilden,

Fig.3 eine abgewickelte Darstellung eines Einsatzes der in F i g. 2 gezeigten Schiebereinsätze,

Fig.4 einen Längsschnitt eines Teils eines Käfigs oder der Einsätze in einem zweiten Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine abgewickelte Darstellung einer Einheil 2u des in F i g. 4 gezeigten Käfigs,

F i g. δ ein Diagramm, das die Strömungsgeschwindigkeitscharakteristika des Schiebers für hohe DriicKe gemäß dsr Erfindung veranschaulicht,

F i g. 7 eine abgewickelte Darstellung einer Käfigeinheit bzw. eines Schiebereinsatzes in einem dritten Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung,

F i g. 8 einen Längsschnitt eines Käfigteils bzw. Teils von Schiebereinsätzen eines vierten Ausführungsbei- Jo spiels des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung und

F i g. 9 einen Längsschnitt eines Käfigteils oder Teils von Schiebereinsätzen eines fünften Ausführungsbeispiels des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung.

Es wird nun zunächst auf die Fig. 1, 2 und 3 Bezug genommen. Das erste Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen Schieberkörper 10 mit zwei Enden auf, ^n denen ein Fluid-Einlaß 11 und ein Fluid-Auslaß 12 vorgesehen sind. In seinem mittleren Teil enthält der Schieberkörper 10 eine VenHIkammer 13, die mit dem Fluid-Einlaß und -Auslaß kommuniziert. An der Seite der Ventilkammer 13, die mit dem Fluid-Einlaß 11 in Verbindung steht, ist ein Ventilsitz 14 am Schieberkörper 10 befestigt, und zv/ar oberhalb einer Zwischengeschäften Dichtung 18.

Innerhalb der Ventilkammer 13 ist ein Käfig 15 untergebracht, der einen wesentlichen Teil des Ventils für hohe Drücke gemäß Jer Erfindung bildet. Dieser Käfig 15 ist an seiner Oberseite und Unterseite durch Verbindungbringe 16a und lob fixiert bzw. gehalten. Der Käfig 15 weist vier hohle zylindrische Käfigeinheiten oder Schiebereinsätze 15a, 156, 15c und 15c/ auf. Eine jede dieser Käfigeinheiten ist mit öffnungen versehen, worauf anschließend noch näher eingegangen wird.

Ein Absperrorgan 17 ist (gemäß Fig. 1 in vertikaler Richtung) verschiebbar in dem mittleren hohlen Teil des Käfigs 15 eingesetzt. Ein Deckel 19 ist mittels Schrauben bo 21 am Schieberkörper 10 befestigt, und zwar oberhalb einer zwischengeschalteten Dichtung 20. Eine Stange 22, die mit ihrem unteren oder inneren Ende mit dem oberen minieren Teil des Absperrorgans 17 verbunden ist, erstreckt sich nach oben durch den Deckel 19 hindurch und über diesen hinaus, und sie ist mit ihrem oberen Ende mit einer Betätigungseinrichtung (nicht gezeigt) verkuppelt, diu manuell oder durch eine Fernsteuerung in Funktion gesetzt wird.

In der Käfigeinheit bzw. dem Schiebereinsatz 15a des obenerwähnten Käfigs 15 sind, wie in der Abwicklung in F i g. 3 gezeigt ist, zahlreiche Bohrungen 23a mit einem relativ großen Durchmesser vorgesehen, die sich teilweise durch die Umfangswand der Einheit erstrekken, sowie zahlreiche Öffnungen 24a mit einem relativ kleinen Durchmesser, die mit den Bohrungen 23a in Verbindung stehen und sich durch den restlichen Teil der Wanddicke der Einheit zur gegenüberliegenden Seite erstrecken, so daß also durchgehende Bohrungen vorhanden sind. Diese öffnungen 24a und Bohrungen 23a haben ein solches Lage-Verhältnis zueinander, daß jede öffnung 24a mit dem unteren Teil ihrer entsprechenden Bohrung 23a kommuniziert

Die Zahl der Bohrungen 23a, die in horizontaler Richtung ausgefluchtet sind (in Zeilenrichtung im Gegensatz zur Spaltenrichtung), ist für jede Zeile die gleiche (im dargestellten Ausführungsbeispiel 4), während fünf oder vier Bohrungen in vertikaler Richtung (Spaltenrichtung) ausgefluchtet sind Sätze von fünf Bohrungen und vier Bohrungen in .Snaitenrichtung sind abwechselnd in bezug aufeinander angeordnet. Jede Bohrung 23a in einer Spalte befindet sich ferner in der Mitte zwischen zwei Bohrungen in den benachbarten Spalten an jeder Seite in horizontaler Richtung gesehen, und diese Bohrungen überlappen sich etwas in horizontaler Richtung. Die Zahl der Bohrungen pro Zeile und die Zahl der Zeilen, die in gleichen Abständen in vertikaler Richtung angeordnet sind (im vorliegenden Ausführungsbeispiel 9 Zeilen) sind nicht auf das vorliegende Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern können je nach den Verhältnissen entsprechend ausgewählt werden. In der Käfigeinheit bzw. in dem Schiebereinsatz 15c sind gleichfalls Bohrungen 23c und öffnungen 24c im gleichen Lageverhältnis wie die Bohrungen 23a und Öffnungen 24a der Käfigeinheit 15a vorgesehen. In den Käfigeinheiten bzw. Schiebereinsätzen 15i> und 15c/ sind ebenfalls Bohrungen 23£> und 23c/ mit relativ großem Durchmesser sowie Öffnungen 24b und 24c/ mit relativ kleinem Durchmesser ausgebildet. Die Öffnungen 24b und 24c/sind jedoch so positioniert, daß sie mit den oberen Teilen ihrer entsprechenden Bohrungen 236 und 23c/in Verbindung stehen.

Zur Ausbildung des Käfigs 15 werden die Käfigeinheiten 15a bis 15c/so zusammengesetzt bzw. ineinandergeschachtelt, wie dies in F i g. 2 angedeutet ist. Die Bohrungen 23a kommunizieren dabei mit entsprechenden Öffnungen 246, die Bohrungen 236 mit entsprechenden Öffnungen 24c und die Bohrungen 23c mit entsprechenden Öffnungen 24c/. Die öffnungen 24a sind an der inneren Umfangsfläche offen, und die Bohrungen 23c/ sind an der Außen-Umfangsfläche des Käfigs \b offen. Die Mittelpunkte der öffnungen von gegenseitig benachbarten Käfigeinheiten liegen ferner nicht auf ein und derselben Linie bzw. Zeile, sondern snd abwtchselnd versetzt, wie in F i g. 2 angedeutet is*

Das Verhältnis m der Durchmesser einer Bohrung 23 und ihrer Öffnung 24 wird nach der folgenden Gleichung ausgewj'ilt bzw. bestimmt:

~iP/nDii > m = 3.

Es bedeutet:

D ist der Durchmesser der Bohrung 23 (23a bis 23d); ι.⁴ ist der Durchmesser der Öffnung 24 (24a bb 24d), und δ ist der Spalt zwischen benachbarten Käfigeinheiten oder Schiebereinsätzen 15a bis 15c/.

Wenn man auf diese Weise für /;; den Wert 3 oder einen höheren Wert bestimmt bzw. auswählt, erhält man ein Verhältnis zwischen dem Strömungsdruckabfall des Fluidmediums. das durch die Öffnung 24 strömt und im Strömungsdruckabfall des Fluidmediums, das zwischen benachbarten Käfigeinheiten aus dem Umfangsrand der Bohrungen 23 austritt, von i :9 oder mehr, und die Menge des Mediums, die aus dem Umfangsrand der Bohrung 23 austritt bzw. leckt, kann vernachlässigt werden.

Die Schiebereinrichtung für hohe Drücke in der oben beschriebenen Ausführung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt:

In dem Fall, daß sich das Absperrorgan 17 in seiner untersten Stellung befindet und auf dem Ventilsitz 14 aufliegt, wie durch die vollen Linien in Fig.2 angedeutet ist, steht die äußere zylindrische Fläche des Absperrorgans 17 in voller Berührung mit der gesamten inneren zylindrischen Fläche der Käfigeinheit 15a des Käfigs 15, wodurch alle Öffnungen 24a verschlossen sind. Der Schieber für hohe Drücke befindet sich daher in seinem geschlossenen Zustand, so daß das Medium am Einlaß Il nicht aus dem Auslaß 12 herausströmen kann.

Wenn als Folge einer Einschaltung der Betätigungsvorrichtung die Stange 22 betätigt wird, wird das Absperrorgan 17 in einer Stellung angehoben, wie sie z.B. in Fig. 2 durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist. Die Öffnungen 24a der untersten Linie oder Zeile der Käfigeinheit 15a werden dadurch nicht länger durch das Absperrorgan 17 verdeckt, sondern vielmehr freigegeben. Das Medium, das durch den Einlaß 11 in den Schieberkörper 10 eingetreten ist, kann demzufolge durch den zentralen offenen Teil des Ventilsitzes 14 hindurch in das Innere des Käfigs 15 strömen. Dieses Medium, welches auf diese Weise in den innenraum des Käfigs 15 gelangt ist, tritt dann nacheinander durch die öffnungen 24a, Bohrungen 23a. Öffnungen 24i>. Bohrungen 23£>, öffnungen 24c, Bohrungen 23c, Öffnungen 24c/ und Bohrungen 23c/, wobei es wiederholt verdichtet wird und sich ausdehnt. Wänrend dieses Durchtritts wird der Druck des Mediums stark reduziert, und es strömt schließlich aus dem Käfig 15 heraus und verläßt den Schieberkörper 10 durch den Auslaß 12.

Während dieses Strömungsverlaufs des Mediums wird der Druck des Mediums, das in das Innere des Käfigs 15 geströmt ist. um ein geringes Ausmaß durch einen Drosselabschnitt reduziert, der zwischen dem Ventilsitz 14 und dem Absperrorgan 17 ausgebildet ist Das Medium tritt dann durch die Öffnungen 24a, und sein Druck wird zunächst in diesen öffnungen 24a verringert, da diese relativ kleine Durchmesser aufweisen und als Drosselabschnitt wirken.

Die Flüssigkeit bzw. das Medium, welches auf diese Weise durch die öffnungen 24a hindurchgetreten ist und die Bohrungen 23a erreicht, kollidiert mit der inneren Wandfläche der Käfigeinheit 156, da die Öffnung 24b nicht auf der gleichen Linie bzw. Zeile wie die Öffnung 24a liegt, wodurch Energie aufgezehrt und der Druck reduziert wird.

Das Medium in den Bohrungen 23a strömt dann weiter durch die öffnungen 24i. und sein Druck wird dadurch weiter verringert, und gleichzeitig prallt es auf die Innenwandflächc der Käfigeinheit 15c an der &5 Bohrung 236. Die Druckminderung erfolgt dann nacheinander in der gleichen Art und Weise weiter, und das Medium, dessen Druck auf diese Weise verringert worden ist, verläßt schließlich den Käfig 15 durch die Bohrung 23 c/.

Während also das Medium nacheinander durch die Käfigeinheiten 15a bis 15c/ hindurchtritt, wird sein Druck aufeinanderfolgend in vielen Stufen (im vorliegenden Fall vier Stufen) verringert, und man erreicht einen hohen Druckunterschied oder Druckabfall zwischen dem Mediumsdruck im Inneren des Käfigs 15 und dem Mediumsdruck an seiner Außenseite. Da dieser Druckabfall aufeinanderfolgend in Stufen erreicht wird, entsprechend den aufeinanderfolgenden Käfigeinheiten 15a bis 15c/ist kein Druckminderungsbereich mit örtlich großem Druckabfall vorhanden, und die Gefahr einer Kavitation ist so gut wie nicht vorhanden, so daß auch keine Auswaschung, Ausspülung oder dergleichen auftritt.

Wenn dann das Absperrorgan 17 weiter angehoben wird, nimmt die Zahl der Öffnungen 24a an der inneren Wandfläche des Käfigs 15 zu, weiche Öffnungen dadurch freigegeben und nicht langer durch das Absperrorgan verdeckt werden, und die Strömungsmenge des durch den Schieber strömenden Mediums wird größen

Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Fig.4 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung erläutert, die die erwünschten Strömungsmengen-Charakterisfika liefern.

Ein Längsschnitt des Käfigteils eines zweiten Ausführungsbeispiels des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung und eine abgewickelte Darstellung von einer seiner Käfigeinheiten sind in den Fig.4 und 5 gezeigt. Die anderen Teile dieses Ausführungsbeispiels sind die gleichen wie die entsprechenden Teile im oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, und auf eine erneute Beschreibung und Darstellung derselben wird daher verzichtet.

In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Käfig 30 vorgesehen, der vier hohle zylindrische Käfigeinheiten oder Schiebeeinsätze 30a, 30£>, 30c und 30c/ aufweist, die entsprechende unterschiedliche Durchmesser besitzen und in konzentrischer Anordnung sowie flüssigkeitsdicht ineinandergeschachtelt bzw. zusammengesetzt sind. Die Käfigeinheit 30a enthält zahlreiche Bohrungen 31a mit relativ großem Durchmesser sowie zahlreiche Öffnungen 32a mit relativ kleinem Durchmesser, die entsprechend mit diesen Bohrungen kommunizieren. Jede Kombination aus einer Bohrung 31a und einer Öffnung 32a bildet ein durchgehendes Loch in der zylindrischen Wandung der Käfigpinheit 30a. Jede Öffnung 32a steht in Verbindung mit einem unteren Teil ihrer entsprechenden Bohrung 31a. Das Lageverhältnis der zahlreichen Bohrungen 31a ist ähnlich demjenigen der Bohrungen 23a beim vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel. Die Bohrungen 31a sind demzufolge so angeordnet, daß vier Bohrungen in jeder Zeile oder Linie in horizontaler Richtung ausgefluchtet sind, und es sind 7 Linien oder Zeilen in Abstand voneinander in vertikaler Richtung vorgesehen.

Im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel haben zwar die Öffnungen 32a in jeder einzelnen Linie oder Zeile den gleichen Durchmesser, der Öffnungsdurchmesser nimmt jedoch fortschreitend von der Linie (der ersten Linie) der untersten Stufe aus über die Linie (die zweite Linie) der zweiten Stufe vom Boden aus nach oben über die dritte Linie, die vierte Linie usw. bis zur siebten Linie zu.

Die Käfigeinheit 30c ist von der gleichen Ausführung

wie die Käfigeinheit 30a. Die Öffnungen 326 und 32c/in den Käfigeinheiten 3Oi und 30c/stehen mit den oberen Teilen ihrer entsprechenden Bohrungen 316 und 31c/in Verbindung. Der Durchmesser der Öffnungen 326 und 32c/ nimmt von der untersten Linie nach oben bis zur höchsten Linie in gleicher Weise zu wie bei der Käfigeinheil 30a.

Wenn nun das Absperrorgan 17 aus seiner in vollen Linien angedeuteten Position in die in strichpunktierten Linien gezeigte Stellung angehoben wird, tritt das Medium, das gegen die Innenseite des Käfigs 30 strömt, in das Innere des Käfigs 30, und zwar über die öffnung 32a, und von hier aus tritt es weiter nacheinander durch die Bohrung 31a, die Öffnung 326, die Bohrung 3ib, die Öffnung 32c, die Bohrung 31c, die Öffnung 32c/und die Bohrung 31c/. Dadurch wird der Druck des Mediums nacheinander verringert, ähnlich wie bei dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel.

IO

15

der Stellung, die durch die strichpunktierte Linie mit einem Punkt angedeutet ist, in die Stellung angehoben wird, die durch die strichpunktierte Linie mit zwei Punklen veranschaulicht ist, ist das Verhältnis zwischen der Strömungsmenge und der Hubstrecke (oder des Ausmaßes der öffnung) des Absperrorgans 17 linear für den Fall des vorstehenden ersten Ausführungsbeispiels, wie dies durch die Linie I in F i g. 6 auch angedeutet ist. Im Falle des vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiels ist jedoch, da der Durchmesser der Öffnungen 32a und der untersten Linie zu höheren Linien fortschreitend größer wird, dieses Verhältnis zwischen der Strömungsmenge und der Hubstrecke des Absperrorgans 17 durch eine Kurve gekennzeichnet, wie sie durch die Kurve II in Fig.6 angedeutet ist. Dies bedeutet, daß in dem Bereich, in dem der Hub des Absperrorgans 17 klein ist, die Veränderung der Strömungsmenge in bezug auf den Hub verhältnismäßig klein ist, daß jedoch in einem Bereich mit großem Verstellhub die Veränderung der Strömungsmenge in bezug auf den Hub entsprechend groß ist

Da folglich die Veränderung der Strömungsmenge in bezug auf den Hub des Absperrorgans 17 in einem Bereich mit geringer Strömungsmenge klein ist, ist die Genauigkeit der Strömungsmengen-Steuerung gut

In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist in jeder Linie oder Zeile die gleiche Zahl von Öffnungen "vorhanden, und der Durchmesser der Öffnungen variiert mit unterschiedlichen Linien oder Zeilen. Bei einer Alternativausführung kann jedoch auch der Durchmesser der öffnungen konstantgehalten werden, 'und die Zahl der Öffnungen kann bei unterschiedlichen Linien oder Zeilen verändert werden, wie im dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.7 angedeutet ist In diesem in F i g. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Käfigeinheit 40a mit Öffnungen 42a versehen, die mit entsprechenden Bohrungen 41a in einer Anordnung in Verbindung stehen, bei der eine Kombination aus einer Öffnung und einer Bohrung in der untersten Stufe (erste Linie oder Zeile) vorgesehen ist, zwei Kombinationen in der zweiten Zeile, drei Kombinationen in der dritten Zeile usw. bis zu sieben Kombinationen in der siebten Zeile.

Durch diese Anordnung von Kombinationen aus Öffnungen 42a und entsprechenden Bohrungen 41a, die von Linie zu Linie nach oben zunehmen, wird ebenfalls eine Strömungsinenge-Hub-Charakteristik ähnlich wie bei dem vorstehenden zweiten Ausführungsbeispiel erreicht, wie sie auch durch die Kurve II in Fig.6 angedeutet ist.

Wenn bei dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Durchmesser der Öffnung 32a maximal in der untersten Stufe oder ersten Linie bemessen und nach oben von Linie zu Linie fortschreitend verringert wird oder wenn bei dem oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel die Zahl der Öffnungen 42a auf einen maximalen Wert in der untersten Stufe bzw, ersten Linie gebracht und nach oben von Linie zu Linie fortschreitend reduziert wird, erreicht man die Slfötfiüngsnieftge-Hüb-Chafaklefislik wie sie durch die Kurve III in Fig.6 angedeutet ist. In diesem Fall ist in einem Bereich geringer Strömungsmengen die Schwankung der Strömungsmenge in bezug auf den Hub des Absperrorgans groß.

Die Strömungsmenge in der Anfangsperiode der Schieberöffnung ist daher groß, und aus diesem Grund ist der Schieber für hohe Drücke für Anwendungsfälle geeignet, Sei denen cm noncr Druckabia!! erreicht werden soll, und zugleich ist er als Ein-Aus-Steuerschieber geeignet.

Weitere Ausführungsbeispiele des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung, in denen noch größere Druckabfälle erreicht werden können, werden nachstehend unter Bezugnahme auf die F i g. 8 und 9 beschrieben. Für diese Ausführungsbeispiele gilt auch, daß, wenn ein Druckabfall als vorgegebener Druckabfall bestimmt ist eine kleine Zahl von Käfigeinheiten bzw. Schiebereinsätzen ausreicht

In einem vierten Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung, wie es in F i g. 8 dargestellt ist, ist ein Käfig 50 vorgesehen, der Käfigeinheiten oder Schiebereinsätze 50a, 506,50c, 50c/ enthält. In diesen Käfigeinheiten 50a bis 50c/ sind Bohrungen 51a bis 51c/ und öffnungen 52a bis 52c/ ausgearbeitet, die in einer Anordnung miteinander kommunizieren, die ähnlich derjenigen in dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist.

Das vorliegende vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen ernten Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Durchmesser d\, d₂, d₃ und ω, der Öffnungen 52a, 526, 52c und 52c/ der Käfigeinheiten 50a bis 50c/ so ausgewählt sind, daß sie das folgende Verhältnis zeigen:

d\ < d₂ < c/3 < dt.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel haben die Druckunterschiede oder Druckabfälle Δ Ρ\, Δ P₂, Δ P₃ und Δ Pi_n die man durch die Käfigeinheiten 15a bis 15c/ erreicht, das folgende Verhältnis:

Δ P₁ = Δ P₂ = Δ P₃ = Δ Pa = Δ P.

Der durch den Käfig 15 erzielte Gesamt-Druckabfall Δ Frstellt sich dann wie folgt dar:

Δ Pt= πΔ P.

In dieser Gleichung bedeutet π die Zahl der Käfigeinheiten, die in diesem Fall 4 beträgt

Um nun das Auftreten einer Kavitation zu vermeiden, nämlich durch Schaffung eines Druckabfalls in jeder Käfigeinheit muß der Druckabfali innerhalb einer Kavitationsgrenze gehalten werden, oberhalb der der Druckabfall nicht festgelegt werden kann. Der Druckabfall Δ P_c dieser Kavitationsgrenze kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

Δ P_c = kPi.
In dieser bedeutet: k eine Konstante für die

Kavitationsgrenze und P/der Druck des Mediums, das in eine einzelne Käfigeinheit strömt. Da folglich k konstant bleibt, nimmt auch der Wert von Δ P_c mit kleiner werdendem Wert von F,ab.

Für den Fall, daß die Öffnungen 24a bis 24c/ der Käfigeinheiten 15a bis 15c/ den gleichen Durchmesser und die gleiche Längä wie beim vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel haben, muß demzufolge der obenerwähnte Druckabfall Δ P pro Käfigeinheit auf einen kleinen Wert festgelegt werden, um das Auftreten einer Kavitation selbst an der äußersten Käfigeinheit 15c/ zu verhindern. In diesem Fall werden nur relativ kleine Druckabfälle in bezug auf die anderen Käfigeinheiten vorgenommen, ungeachtet der ausreichend hohen Kavitationsgrenze. Aus diesem Grund muß, um den Gesamtdruckabfall Δ P_T ansteigen zu lassen, die obenerwähnte Zahl η großgehalten werden, d. h., die Zahl der Käfigeinheiten muß vergrößert werden.

Beim vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel werden dagegen die Durchmesser der Öffnungen 52a bis 52c/ der Käfigeinheiten 50a bis 50c/ nacheinander unterschiedlich gehalten, wie oben beschrieben wurde, und jeder Druckabfall pro Käfigeinheit erfolgt in der Nähe der Kavitationsgrenze.

Der Gesamtdruckabfall Δ P_T, den man folglich mit dem Käfig 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erreicht, läßt sich durch folgende Gleichung ermitteln:

10

15

ΔΡ_τ=Ιί(Ρ_κ + P₂ + Pi + Pa).

In dieser bedeuten P\, P₂, P3 und Pa, die Drücke des Mediums, das in die Käfigeinheiten 50a, 506,50c und 50c/ einströmt.

Da auf diese Weise die Durchmesser der Öffnungen für jede Käfigeinheit unterschiedlich sind und der

30

35 Druckabfall für jedi Käfigeinheit dicht an der Kavitationsgrenze liegt, kann ein großer Wert für den Gesämtdruckabfall Δ Pt erreicht werden. Wenn umgekehrt der Gesamtdruckabfall Δ Pt als konstant angenommen wird, reicht eine kleinere Zahl von Käfigeinheiten als beim ersten Ausführungsbeispiel aus.

Wenngleich zwar bei dem oben beschriebenen vierten Ausfühfungsbeispiel die Durchmesser der Öffnungen für jede Käfigeinheit verschieden sind, ist es nach der gleichen Konzeption auch möglich, die Längen der Öffnungen für jede Käfigeinheit unterschiedlich zu halten, wie bei einem fünften Ausführungsbeispiel des Ventils für hohe Drücke gemäß der Erfindung, das nachstehend in Verbindung mit F i g. 9 beschrieben wird.

Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Käfig 60 vorgesehen, der Käfigeinheiten 60a bis 60c/enthält, in denen Bohrungen 61a bis 61c/ und entsprechend' kommunizierende öffnungen 62a bis 62c/in der gleichen Positionsanordnung ausgebildet sind, wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Bei dieser Ausführungsform sind jedoch die Längen h,1₂, /3 und /4 der Öffnungen 62a bis 62c/ der Käfigeinheiten 60a bis 60c/ so festgelegt, daß sie das folgende Verhältnis zeigen:

A > h > h > /4.

Diese Öffnungslängen sind ferner so gewählt, daß der Druckabfall, den man pro Käfigeinheit erreicht, dicht an der Kavitationsgrenze liegt, ähnlich wie bei dem vorstehenden vierten Ausführungsbeispiel. Da die übrigen Konstruktionsmerkmale sowie die Funktion dieses fünften Ausführungsbeispiels gleich den entsprechenden Merkmalen bzw. der Funktion des vorstehenden vierten Ausführungsbeispiels sind, wird auf ihre Beschreibung verzichtet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schieber für hohe Drücke mit einem Schieberkörper, der einen Fluid-EinlaQ, einen FIuid-Auslaß und eine Ventilkammer aufweist, die zwischen dem Einlaß und Auslaß vorgesehen ist und mit diesem kommuniziert, einem in der Ventilkammer untergebrachten Käfig, der eine im wesentlichen hohlzylindrische Form hat, einem Absperrorgan, das in dem Innenraum des Käfigs eingesetzt und in diesem verschiebbar gelagert ist, wobei der Käfig mehrere hohlzylindrische Käfigeinheiten aufweist, die entsprechend unterschiedliche Durchmesser besitzen und in einer konzentrischen Anordnung ineinandergeschachtelt sind, und wobei ferner in jeder Käfigeinheit zahlreiche Durchlässe ausgebildet sind, die mit entsprechenden Durchlässen in einer benachbarten Käfigeinheit in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzy-Indrischen Kafigeinheiten (15a bis 15c/, 30a bis 30c/, 50a bis 50o" 50a bis 6Oq/ flüssigkeitsdicht ineinandergeschachtelt sind und die zahlreichen Durchlässe in |eder Käfigeinheit sich zusammensetzen aus jeweils einer Bohrung (24a bis 24c/, 32a bis 32c/, 52a bis 52c/, •2a bis 62d), die an einer zylindrischen Fläche der Käfigeinheit mündet, sowie eine: größeren Aufbohrung (23a bis 23c/, 3ia bis 31c/, 51a bis 51c/, 61a bis Cl d), die mit der Bohrung in Verbindung steht und an der anderen zylindrischen Fläche der Käfigeinheit mündet, daß die Bohrungen der Käfigeinheiten in einer solchen _O2genseitigen Lage angeordnet sind, daß jede Aufbohrung mit d-r entsprechenden Bohrung der benachbarten Käfigeinheit verbunden ist, und daß die Mittellinie irgendeiner Bohrung i*> irgendeiner Käfigeinheit nicht mit der Mittellinie einer entsprechenden Bohrung einer Käfigeinheit zusammenfällt, die sich neben dieser einen Käfigeinleit befindet, wodurch ein Medium, das durch eine Bohrung und eine entsprechende Aufbohrung dieser einen Käfigeinheit hindurchgetreten ist, zunächst auf die innere konkave zylindrische Fläche einer benachbarten Käfigeinheit trifft und anschließend ius dieser Aufbohrung in die entsprechende Bohrung der benachbarten Käfigeinheit strömt. 4^r>

2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß die zahlreichen Bohrungen (32a bis I2d) einer jeden Käfigeinheit (30a bis 3Od) mit unterschiedlichen Durchmessern in Richtung des verschiebbar gelagerten Absperrorgans (17) ausge- m bildet sind.

3. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekenn· leichnet. daß die zahlreichen Durchlässe (41a, 42a,J einer jeden Käfigeinheit (4Qa) derart verteilt »ngeordnet sind, daß ihre Zahl in einer Reihe lenkrecht zur Verstellrichtung des Absperrorgans (17) in dieser Richtung verschieden ist und einer gewünschten Durchflußcharakteristik angepaßt ist.

4. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet. daß die Durchmesser entsprechender to Bohrungen (52a bis 52d) der einzelnen Käfigeinhei ten (50a bis 50d)\n Durchflußrichtung zunehmen.

5. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge entsprechender Bohrungen (62a bis 62d) der einzelnen Kafigeinheiten (60a bis 60d)\n Durchflußrichtung abnimmt.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schieber für hohe Drücke mit einem Schieberkörper, der einen FIuid-Einlaß, einen Fluid-Auslaß und eine Ventilkammer aufweist, die zwischen dem Einlaß und dem Auslaß vorgesehen ist und mit diesem kommuniziert, einem in der Ventilkammer untergebrachten Käfig, der eine im wesentlichen hohlzylindrische Form hat, einem Absperrorgan, das in dem Innenraum des Käfigs eingesetzt und in diesem verschiebbar gelagert ist, wobei der Käfig mehrere hohlzylindrische Käfigeinheiten aufweist, die entsprechend unterschiedliche Durchmesser besitzen und in einer konzentrischen Anordnung ineinandergeschachtelt sind, und wobei ferner in jeder Käfigeinheit zahlreiche Durchlässe ausgebildet sind, die mit entsprechenden Durchlässen in einer benachbarten Käfigeinhtit in Verbindung stehen.

Ein derartiger Schieber ist durch die DE-OS 22 24 269 bekanntgeworden. Dieser Schieber weist zwei mit seitlichem Spiel ineinandergeschachtelte hohlzylindrische Kafigeinheiten auf, in denen Durchlässe mit unterschiedlicher rechteckförmiger Gestalt ausgebildet sind, deren Hersteliung jedoch relativ aufwendig und entsprechend teuer ist

Durch die US-PS 37 22 854 ist ferner ein Schieber bekanntgeworden, bei dem in der Ventilkammer eine Käfigeinheit in Form eines spiralförmig gewickelten Bandes untergebracht ist, welches zahlrexhe, teilweise unterschiedlich geformte Durchlässe aufweist. Die Durchlässe in den flüssigkeitsdicht aneinanderliegenden Käfigwindungen bilden abgestufte Expansionsräume für das entsprechende Fluid. Eine solche Käfigeinheit kommt jedoch in der Herstellung ebenfalls relativ teuer und erfordert beim Einbau große Sorgfalt, damit die Durchlässe in den einzelnen Käfigwindungen auch so zu liegen kommen, daß die abgestuften Expansionsräume entstehen und während des Betriebs des Schiebers auch erhalten bleiben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schieber für hohe Drücke zu schaffen, dessen Käfigeinheiten einfacher hersteilbar Si.id

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Schieber der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die hohlzylindrischen Käfigeinheiten flüssigkeitsdicht ineinandergeschachtelt sind und die zahlreichen Durchlässe in jeder Käfigeinheit sich zusammensetzen aus jeweils einer Bohrung, die an einer zylindrischen Fläche der Käfigeinheit mündet, sowie einer größeren Aufbohrung, die mit der Bohrung in Verbindung steht und an der anderen zylindrischen Fläche der Käfigeinheit mündet, daß die Bohrungen der Kafigeinheiten in einer solchen gegenseitigen Lage angeordnet sind, daß jede Aufbohrung mit der entsprechenden Bohrung der berachbarten Käfigeinheit verbunden ist, und daß die Mittellinie irgendeiner Bohrung irgendeiner Käfigeinheit nicht mit der Mittellinie einer entsprechenden Bohrung einer Käfigeinheit zusammenfällt, die sich neben dieser einen Käfigeinheit befindet, wodurch ein Medium, das durch eine Bohrung und eine entsprechende Aufbohrung dieser einen Käfigrinheit hindurchgetreten ist, zunächst auf die innere konkave zylindrische Fläche einer benachbarten Käfigeinheit trifft und anschließend aus dieser Aufbohrung in die entsprechende Bohrung der benachbarten Käfigeinheit strömt Die Durchlässe in den einzelnen Käfigeinheiten bestehen folglich vorteilhaft jeweils aus einer einfachen Bohrung und einer dieser zugeordneten Aufbohrung, und zahlreiche erfindungsgemäß ausgebildete Kafigeinheiten können auch einfach flüssigkeitsdicht so ineinander^