DE2444607C3

DE2444607C3 - Drosselventil

Info

Publication number: DE2444607C3
Application number: DE2444607A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 2801 Heiligenrode Foeller
Original assignee: Gestra-Ksb-Vertriebsgesellschaft Mbh & Co Kg 2800 Bremen
Current assignee: Gestra AG
Priority date: 1974-09-18
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1979-02-22
Also published as: SE411944B; US3971415A; ATA532975A; BE833549A; AT343968B; BR7505988A; NL7509123A; CH581792A5; IT1047541B; SE7508200L; DE2444607B2; DE2444607A1; ES439705A1; FR2285556A1; FR2285556B1; GB1460545A

Description

Die Erfindung betrifft ein Drosselventil der im Oberbegriff des Hauptanspruches spezifizierten Art.

Bei einem bekannten Ventil dieses Types (DE-PS 93 325) bildet das rohrförmige, die Hülse umgebende Verschlußteil einen Schieber mit radialen Durchströmkanälen. Mit diesem Schieber soll lediglich der feine Querschnitt der Drosselöffnungen in der Hülse entsprechend den auftretenden Druckdifferenzen während des Betriebes variiert werden. Eine vollständige Absperrung ist mit ihm nicht möglich. Angesichts der notwendigen Radialspiele zwischen den beiden Versch'.ußteilen und der Hülse stellt sich bereits bei geringem Anheben des kolbenförmigen Verschlußteiles von seinem Ventilsitz ein Mediumsfluß ein. Bei einem nohen Druckgefälle zwischen der Vor- und der Niederdruckseite treten in dem dann noch engen Spalt zwischen dem Ventilsitz und dem kolbenförmigen Verschlußteil sehr hohe Strömungsgeschwindigkeiten auf, die zu Erosionserscheinungen an den Dichtflächen des kolbenförmigen Verschlußteiles und dessen Ventilsitz führen, dies zumal bei hoher Öffnungs- und Schließfrequenz des Ventils.

Ferner ist ein Ventil bekannt (FR-PS 10 23 845), bei dem beide Verschlußteile, das außerhalb sowie auch das innerhalb der Hülse angeordnete, als Rohrschieber mit korrespondierenden radialen Durchlässen ausgebildet sind. Dementsprechend ist ein zuverlässiges Absperren unter hohen Differenzdrücken nicht möglich. Auch hier fehlt es zudem an einem Schutz der Dichtflächen gegen Erosionsverschleiß in den besonders gefährdeten Verschlußteüstellungen nahe der Schließposition.

Für Flachschieber wurde schließlich bereits vorge-

2^r> schlagen (DE-PS 36 861), die Schieberplatte mit einer zuströmseitigen Vorsteuerkante zu versehen, welche einen Zuflußquerschnitt erst freigeben soll, nachdem die Hauptsteuerkante bereits einen so großen Abströmquerschnitt freigegeben hat, daß an der Hauptsteuer-

i<> kante keine erosionsverursachend hohen Strömungsgeschwindigkeiten mehr auftreten können. Bereits mit Beginn des Öffnungshubes der Schieberplatte treten jedoch zwischen dieser und ihren Dichtsitzen zwangsläufig Leckageströmungen auf, bevor noch das vorge-

!"> nannte Öffnungsstadium erreicht ist. Trotz der VorsteuerkaiUe besteht folglich für die Anfangsphase des öffnungs- wie analog auch für die Endphase des Schließvorganges eine akute Gefahr des Erosionsverschleißes.

■>" Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drosselventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das eine aurh in der besonders kritischen Anfangsphase des öffnungs- und Endphase des Schließvorganges zuverlässig gegen Erosionsverschleiß geschützte Ab-

4^r> sperrstelle aufweist. Dies wird durch Anwendung der im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Erfindungsmerkmale erzielt, wobei der Anspruch 2 eine besonders vorteilhafte Weiterbildung angibt.
Beide Verschlußteile des Ventils weisen eine stirnsei-

'» tige Dichtfläche auf, mit der sie axial auf einem Ventilsatz zur Auflage kommen. Jedes von ihnen kann daher selbst unter hohen Differenzdrücken eine zuverlässige Abdichtung bewirken. Zum Öffnen des Ventils wird zunächst vorzugsweise das in Strömungs-

^r'^r> richtung gesehen vordere Verschlußteil von seinem Ventilsitz angehoben. Das andere bleibt derweil unter der Belastung durch z. B. die Schließfeder und infolge der Relativbeweglichkeit der beiden Verschlußteile noch in Schließstellung und verhindert zuverlässig das

w) Entstehen eines Mediumflusses von der Vor- zur Niederdruckseite. Zwischen dem vorderen Verschlußteil und seinem Ventilsitz kann sich mithin keine zu Erosionsverschleiß führende Mediumströmung einstellen. Erst wenn das vordere Verschlußteil so weit von

^M seinem Ventilsitz entfernt ist, daß deren beiden Dichtflächen nicht mehr erosionsgefährdet sind, wird dann auch das in Strömungsrichtung gesehen hintere Verschlußteil von seinem Ventilsitz angehoben Dies

kann beispielsweise der Fall sein, wenn der Durchflußquerschnitt zwischen den korrespondierenden Dichtflächen von vorderem Verschlußteil und Ventilsitz ein Vielfaches des Radialspiels zwischen den Veischlußteilen und der Hüise beträgt. Das Ventil weist somit eine gegen Erosionsverschleiß weitgehend geschützte und demzufolge sicher abdichtende Absperrstelle auf.

Die Ansprüche 3 und 4 haben dabei besonders einfache und funktionssichere Ausführungsforinen der Verschlußteile zum Gegenstand.

Die Merkmale des Anspruchs 5 führen wiederum zu einer raumsparenden und gegenüber dem Sirömungsmedium abgekapselten Anordnung der Schließfeder.

Die Ansprüche 7 und 8 geben schließlich besonders für die Verwendung oei Gasen und Dämpfen geeignete Ausführungsformen an, bei denen eine mehrstufige Entspannung des zu drosselnden Mediums erfolgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drosselventils dargestellt.

Ein Ventilgehäuse 1 weist einen innenraum 2 auf, welcher mit einem Zuflußkanal 3 und einem Abflußkanal 4 versehen ist. In den Abflußkanal ist ein Ventilsitzkörper 5 eingeschraubt, der zwei Ventilsitze 6, 7 aufweist. Zwischen diesen beiden Ventilsitzen trägt der Ventilkörper 5 eine Hülse 8. Letzte ist in mehreren Ebenen mit radialen Durchströmkanälen 9 versehen. Konzentrisch und mit radialem Abstand zur Hülse 8 ist eine zweite Hülse 10 im Gehäuseinnenraum 2 angeordnet. Auch diese weist in mehreren Ebenen radiale Durchströmkanäle 11 auf, welche gegenüber den Kanälen 9 der Hülse 8 versetzt angeordnet sind. Gegebenenfalls kann die Hülse 10 drehverstellbar angeordnet sein.

Zwischen den beiden Hülsen 8, 10 ist ein rohrförmiges, eine geschlossene Mantelfläche aufweisendes Verschlubteil 12 angeordnet, welches mit Abstand oberhalb der Hülse 8 eine Stirnwand 13 besitzt. Die untere, dem Ventiisitzkörper 5 zugewandte Ringstirnseile des VerschluÜteiles 12 bildet eine Dichtfläche 14, die mit dem Ventilsitz 7 zusammenwirkt und dabei mit konzentrischen Ringrillen 15 versehen ist. Um die Hubbeweglichkeit des Verschlußteües 12 zu gewährleisten, sind zwischen ihm und den Hülsen 8, 10 geringe radiale Ringspalte vorgesehen.

In der Hülse 8 und folglich auch innerhalb des Verschlußteiles 12 ist ein kolbenförmiges VerschluBteil 16 angeordnet. An seinem unteren Ende trägt der Kolben eine Kegelfläche 17. die mit dem Ventilsitz 6 korrespondiert, während am oberen Kolbenende ein Mitnehmerbund 18 vorgesehen ist, welcher mit einem am Verschiußteil 12 vorhandenen Mitnehmerring 19 zusammenwirkt. Ferner ist zwischen dem Mitnehmerbund 18 und der Stirnwand 13 eine Feder 20 angeordnet welche das Verschlußteil 16 im Schließsinn belastet. Zv/ischen dem Verschlußteil 16 und der Hülse 8 existiert

su im übrigen auch ein geringer, die Hubbeweglichkeit des Verschlußteiles 16 sicherstellender Ringspalt.

Zum Absperren kommen die Verschlußteile 12,16 mit ihren Dichtflächen 14, 17 auf den Ventilsitzen 6, 7 abdichtend zur Anlage. Zum gedrosselten Durchströ-

ii men von Medium werden die Verschlußteile 12, 16 von den Skzen 6, 7 abgehoben und je nach Hubstellung eine unterschiedliche Anzahl von Durchströmkanälen 9, 11 freigegeben. Dabei erfährt das Medium beim Durchströmen der Kanäle 11 eine erste Drosselung. Zwischen

2i> den Hülsen 8, 10 kann es dann entspannen, um anschließend in den Durchströmkanälen 9 seine restliche Druckabsenkung 2u erfahren. Beim öffnen des Ventils wird über eine nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung in der ersten Phase zunächst nur das

j-, Verschlußteil 12 von seinem Sitz 7 angehoben. Infolge des vorgesehenen Axialabstandes zwischen den Mitnehmern 18, 19 bleibt das Verschlußteil 16 unter der Einwirkung der Schließfeder 20 noch in seiner Scnließstellung. Ein Medienfluß kann sich demzufolge

in an der Absperrstelle 7, 14 noch nicht ausbilden. Bei weiterem öffnen des Verschlußteiles 12 kommt dann der Mitnehmerring 19 am Mitnehmerband 18 zur Anlage, so daß auch die Kegelfläche 17 des Verschlußteiles 16 von ihrem Ventilsitz 6 abgehoben wird. Bei dem

i·, sich nun einstellenden Medienfluß liegt die im Bereich der Absperrstelle 7, !4 zu erwartende Strömungsgeschwindigkeit unterhalb der Höhe, welche Erosionsverschleiß an der Dichtfläche 14 des Verschlußteiles 12 bzw. am Ventilsitz 7 zur Folge hat. Bei weiterem

-!U Anheben der Verschlußteile 12 und 16 aus der soeben geschilderten Lage erfolgt die Freigabe von Durchströmkanälen 9,11 in der gewünschten Anzahl.

Das verzögert öffnende auch vorab schließende Verschlußteil 16 verhindert somit Erosionsverschleiß an

.γ· Her Dichtfläche 14 des Verschlußteiles 12 und am Ventilsitz 7.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Drosselventil mit einem Ventilsitzkörper, in dessen koaxialer Verlängerung eine Hülse angeordnet ist, die in mehrere Ebenen radiale Durchströmkanäle aufweist, einem kolbenförmigen Verschlußteil, das hubbeweglich in der Hülse verstellbar ist und stirnseitig eine mit dem Ventilsitz zusammenwirkende Dichtfläche aufweist, und mit einem hubbeweglich verstellbaren rohrförmigen Verschlußteil, das die Hülse konzentrisch umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Verschlußteil (12) eine öffnungslose Mantelfläche und an seiner dem Ventilsitzkörper (5) zugewandten Stirnseite eine Dichtfläche (14) aufweist, welche mit einem am Ventilsitzkörper (5) vorgesehenen zweiten Ventilsitz (7) zusammenwirkt, und daß beide Verschlußteile (12, 16) begrenzt relativ hubbeweglich miteinander gekoppelt sind.

2. Drosselventil nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung durchfließenden Mediums gesehen letzte Verschlußteil (16) unter der Einwirkung einer Schließfer (20) steht

3. Drosselventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung des Ventiis an dem rohrförmigen Verschlußteil (12) angreift und dieses Mittel (19) zur Mitnahme des kolbenförmigen Verschlußteils (16) nach Beendigung des Relativhubes aufweist.

4. Drosselventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Verschlußteil (12) oberhalb des kolbenförmigen Verschlußteils (16) und der Hülse (8) durch eine Stirnwand (13) verschlossen ist.

5. Drosselventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfeder (20) zwischen dem kolbenförmigen Verschlußteil (16) und der Stirnwand (13) des rohrförmigen Verschlußteiles (12) eingespannt angeordnet ist.

6. Drosselventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der stirnseitigen Dichtfläche (14) des rohrförmigen Verschlußteiles (12) eine oder mehrere konzentrische Ringrillen (15) vorgesehen sind.

7. Drosselventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine das rohrförmige Verschlußteil (12) konzentrisch umgebende Hülse (10) mit radialen Durchströmkanälen (11) vorgesehen und ortsfest im Ventilgehäuse (1) gehalten ist.

8. Drosselventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmkanäle (9, 11) der beiden Hülsen (8, 10) gegeneinander versetzt angeordnet sind.