DE2457559C2

DE2457559C2 - Hochdruckdrosselvorrichtung

Info

Publication number: DE2457559C2
Application number: DE2457559A
Authority: DE
Inventors: Richard Ernst Los Alamitos Calif. Self
Original assignee: Individual
Current assignee: Control Components Inc
Priority date: 1973-12-10
Filing date: 1974-12-05
Publication date: 1986-12-04
Also published as: CA990616A; US3921668A; NL7416072A; GB1486915A; AU7544474A; ES432728A1; DE2457559A1; NL178534B; IT1026599B; JPS5091039A; FR2253975B1; NL178534C; FR2253975A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckdrosselvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches.

In den DE-OS 19 22 470 und 19 66 891 sind Hochdruckdrosselvorrichtungen beschrieben, bei denen die Gesamtmenge des strömenden Mediums in eine Anzahl von Einzelströmen, die durch gewundene Strömungskanäle von großem Verhältnis Länge zu Durchmesser geführt werden, aufgeteilt wird, wobei diese Strömungskanäle durch einen aus einem Stapel ringförmiger Platten, die die Kanäle zwischen sich begrenzen, bestehenden Ringzylinder verlaufen, ein innerhalb des Zylinders verschiebbarer Kolben einen Teil der Strömungskanäle oder alle Strömungskanäle schließen kann und die Hauptströmungsrichtung von dem Raum innerhalb des Zylinders in den Raum außerhalb des Zylinders verläuft. Die Strömungskanäle verlaufen derart durch den Zylinder, daß der Druck nicht nur durch Wandreibung, sondern insbesondere durch wiederholte plötzliche Richtungsänderungen abgebaut wird.

Aus der US-PS 37 22 854 ist eine ebenfalls aus Kolben und Zylinder bestehende Drosselvorrichtung (Lärmminderungsvorrichtung) bekannt, bei der der Zylinder, der die Strömungskanäle enthält, aus einem aufgerollten perforierten Blechstreifen besteht. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Abmessungen der Löcher in dem Blechstreifen immer größer als die Abstände zwischen den Löchern, so daß die Löcher in benachbarten Schichten der Rolle sich überlappen und die Strömungswege durch die Rolle geradlinig oder nahezu geradlinig verlaufen und dem strömenden Medium daher nur ein verhältnismäßig geringer Widerstand entgegengesetzt wird. Der Druckabbau (Geschwindigkeitsabbau) erfolgt weilgehend durch wiederholte Expansionen des Mediums in Kammern unterschiedlichen Querschnitts, die von den Löchern gebildet werden.

Aufgabe der Erfindung ist eine Hochdruckdrosselvorrichtung zu schaffen, die wie die Lärmminderungsvorrichtung nach der US-PS 37 22 854 aus einem zu einem Ringzylinder aufgerollten perforierten Streifen besteht, wobei jedoch in dem Ringzylinder die durch die ausgestanzten Löcher gebildeten Durchtrittswege für das strömende Medium nicht geradlinig oder nahezu geradlinig verlaufen, sondern viele plötzliche Richtungsänderungen aufweisen, so daß der Druck in gleicher Weise wie in den Vorrichtungen nach den genannten Offenlegungsschrifien abgebaut wird, die Vorrichtung aber einfacher und billiger herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Erfindung, wie er im Anspruch definiert ist, gelöst.

Dieser Gegenstand arbeitet geräuscharm und ohne Schädigung der angeschlossenen Anlage. Er ist einfacher und billiger herstellbar als die Drosselvorrichtung mit ringförmigen Platten.

In den Zeichnungen ist

Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Hochdruckdrosselvorrichtung gemäß der Erfindung innerhalb eines Gehäuses und mit einem Kolben zum Schließen eines Teiles der Strömungskanäle oder aller Strömungskanäle;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer aus einem aufgerollten Streifen bestehenden Drosselvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 3 ein Teil eines vertikalen Schnitts durch die Vorrichtung von Fig. 2 längs der Linie ΙΝ-ίίί von Fig. 2;

F i g. 4 ein Teil eines horizontalen Schnittes durch die Vorrichtung von F i g. 2 längs der Linie IV-IV von F ig. 2;

Fi g. 5 ein Teil eines horizontalen Schnittes durch die Vorrichtung von F i g. 2 längs der Linie VV von F i g. 2;

F i g. 6 ".'me Draufsicht auf einen mit Ausstanzungen versehenen Blechstreifen, wie er zur Herstellung des durch die F i g. 2 bis 5 veranschaulichten ringförmigen Zylinders verwendet werden kann;

Fig. 7 eine Darstellung gleich der von Fig. 6, die jedoch ein anderes Stanzmuster veranschaulicht;

F i g. 8 eine Darstellung gleich der der F i g. 6 und 7. die jedoch ein weiteres Stanzmuster veranschaulicht; und

Fig. 9 ein Teil eines horizontalen Schnittes gleich dem von Fig. 4, jedoch durch eine Drosselvorrichtung aus einem Streifen, wie er durch F i g. 8 veranschaulicht ist.

Die durch Fig. 1 veranschaulichte Drosselvorrichtung 25 ist in einem Gehäuse 27 mit in einem Winkel zueinander angeordneten Abschnitten 30 und 31, die den Hauptströmungskanai 29 bilden und an ihren offenen Enden Flansche 32 bzw. 33, durch die das Gehäuse mit Rohrleitungen, Tanks und dergl. verbunden werden kann, aufweisen, angeordnet. Ein Kolben 28 ist gleitend beweglich in den Kopfteil 34 des Gehäuseabschnilts 31 eingepaßt und kann zum stufenweisen Schließen des Strömungskanals 29 mittels einer durch eine Stopfbuchse 34a im Kopfteil 34 des Gehäuses geführten Stange 28a nach unten geführt werden, bis die an seinem unteren Ende ausgebildete Schulter 35 an dem Ringsitz 37, der die Verbindungsstelle der Gehäuseabschnitte 30 und 31 darstellt und von einer Kammer 17 umgeben ist, anliegt.

Zur Minderung des Druckes des strömenden Mediums ohne schädigende Geschwindigkeiten und plötzlichen Druckabfall wird die Gesamtmenge des strömenden Mediums in eine große Anzahl von Einzelströmen, die durch Strömungskanäle von großem Verhältnis Länge zu Querschnitt geführt werden, aufgeteilt, so daß das Medium auf seinem Weg durch den Zylinder großen Reibungswiderstand zu überwinden hat. Zu diesem Zweck ist eine den Kolben 28 umgebende Drosselvorrichtung 39 von der Form eines ringförmigen Zylinders aus einem zusammengerollten und mit Ausstanzungen versehenen Blechstreifen

vorgesehen, deren Innenfläche eine Fortsetzung der durch den konzentrisch mit dem Gehäuseteil 31 verlaufenden Gehäusekopfteil 34 gebildeten Kolbenfükrungsfläche quer über den Teil des Strömungskanals 29 im Gehäuseteil 30 bildet. Gemäß F i g. I weist der aus dem aufgerollten Streifen 38 gebildete ringförmige Zylinder fünf Windungen oder Schiebten 40, 41, 42, 43 und 44 auf. Die Innenschicht oder Innenwindung 40 verjüngt sich an ihrem Ende 40a, so daß sie glatt in die nächste Schicht oder Windung 41 übergrht, und die Drosselvo~richtung umgibt einen zylindrischen Raum 406, der dem Kolben 28 angepaßt isL

Gemäß Fig. 6 ist der Streifen 38, aus dem die Drosselvorrichtung 39 von F i g. 2 gebildet ist, ein langgestreckter Streifen oder ein Band aus einem ι j Metall, wie rostfreiem Stahl, Messing oder dergl. mit einem speziellen Muster von Ausstanzungen. Fig. 6 zeigt eine Anzahl Längsreihen 45 aus in Längsrichtung aes Streifens in Abständen voneinander ausgestanzten Löchern 46 in der Form schmaler sich in Längsrichtung 2« erstreckender Schütze. Gernäß Fig. 6 und Fig. 2 sind sechs Reihen 45 solcher Löcher 46 vorgesehen, und diese Reihen sind über die gesamte Breite des Streifens oder Bandes 38 verteilt. Die Anzahl der Reihen von Löchern kann natürlich nach Wunsch variieren. Die Länge jeder Reihe ist so programmiert, daß eine ausreichende Anzahl Löcher 46. um jede Windung oder Schicht der durch Aufrollen des Streifens erhaltenen Drosselvorrichtung zu umgeben, vorhanden sind, wobei einige der schlitzförmigen Löcher 46 verkürzt sind. Jo damit Reihen der gewünschten Länge erhalten we-den.

Auf jede Reihe von Löchern 46 folgt ein breiter, sieh in Längsrichtung des Streifens erstreckender langer Schlitz 47. dessen Breite etwa 2mal so groß ist wie die der Löcher 46 in der vorangehenden Lochreihe 45. Die i^r> Schlitze 47 sind zu den Lochreihen 45 so orientiert, daß ihre oberen Teile, wie durch F i g. 6 veranschaulicht, in Flucht mit den Lochreihen liegen, wahrend ihre unteren Teile sich nach unten über diese Reihen hinaus erstrecken. Die Schlitze 47 sind so lang, daß sie sich vollständig über die die Löcher 46 aufweisende Innenwindung erstrecken.

Auf die Schlitze 47 folgen Langbeinen 48 von in Längsrichtung in Abständen voneinander angeordneten Löchern 49 in der Form schmaler langgestreckter Schlitze. Diese Reihen 48 sind in Querrichtung des Streifens gegenüber den Reihen 46 so versetzt, daß sie in Flucht mit den unteren Hälften der vorangehenden breiten Schlitze 47 liegen. Die Reihen 48 'ind so lang, daß die Löcher 49 in dem durch Aufrollen des Streifens erhaltenen Drosselkörper die Schlitze 47 in der darunterliegenden Schicht umgeben.

Auf die Reihen 48 von Löchern 49 folgt ein zweiter Satz breiter, in Längsrichtung verlaufender langgestreckter Schlitze 50, die so angeordnet sind, daß ihre unteren Teile in Flucht mit den Löchern 49 liegen. Diese Schlitze 50 sind so lang, daß sie in dem durch Aufrollen des Streifens erhaltenen Drosselkörper die Reihen 48 von Löchern 49 umgeben. Auf die breiten, langgestreckten Schlitze 50 folgen Reihen 51 von Lochern 52 in der Form schmaler, sich in Längsrichtung erstreckender Schlitze, und diese Reihen 52 sind so angeordnet, daß sie mit den oberen Hälften der Schlitze 50 in Flucht liegen, und sind so lang, daß sie nach Aufrollen des Streifens diese Schlitze umgeben. b-3

Der Teil A des Streifens bildet die Innenwindung oder Innenschicht 40 des Drosselkörpers 49, während die mit B. C. D und E bezeichneten Teile die Schichten oder Windungen 41,42,43 und 44 bilden.

Fig. 7 veranschaulicht einen Streifen 53 mit einem anderen Stanzmuster. Bei diesem Streifen sind die Löcher 54, 55 und 56 kreisförmig und nicht wie die Loches 46, 49 und 52 des Streifeni- 38 langgestreckte enge Schliue. Sie sind jedoch in gleicher Weise wie die langgestreckten Schlitze des Streifens von F i g. 6 zu den breiten und langen Schützen 47 ausgerichtet, und Lochreihen und Schlitze sind mi; den gleichen Bezugszahlen versehen wie in F i g. 6.

Der Streifen 57 von F i g. 8 weist ein Stanzmuster gleich dem des Streifens 53 auf mit der Abweichung, daß die Löcher 58 und 59 in aufeinander folgenden Reihen 45 und 48 in Längsrichtung gegeneinander versetzt sind. Durch diese aufeinander folgenden Reihen 45 und 48 von gegeneinander versetzten Löchern werden in der fertigen Drosselvorrichtung Windungen der Strömungswege sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung vorgegeben.

Gemäß F 1 g. 3 muß das radial von dem Mittelraum 40b der Drosselvorrichtung 39 nach außen strömende Medium gewundenen Strömungswegen mit zwei plötzlichen Richtungsänderungen folgen. D. h. das in den Innenraum 4Oi? eintretende Medium wird in Einzelströme aufgeteilt, die in die Löcher 46 der Innenwindung 40 eintreten. Von diesen Löchern strömt das Medium in die oberen Teile der Schlitze 47 w der umgebenden Schicht 41. Die Locher 49 in der die Schlitze 47 umgebenden Schicht 42 stehen mit den unteren Teilen der Schlitze in Verbindung, so daß das Medium eine plötzliche Wendung machen muß. um von den Löchern 46 durch die von den Schlitzen 47 vorgegebenen Kanäle in die Löcher 49 /u strömen. Aus den Löchern 49 MromI das Medium durch dk von den Schlitzen 50 gebildeten ringförmigen Kanäle 1:1 der Schicht 43 und muß wiederum eine plötzliche Wendung machen, um in die Löcher 52 der Außenvvindung 44 einzutreten. Die aufeinander folgenden Schichten der Rolle liegen dicht aneinander, so daß kein gerader Strömungsweg durch die Rolle möglich ist.

Wie in Fig.4 gezeigt, strömt das Medium in der Höhe der Schnittlinie IV-IV von F i g. 2 von dem Innenraum 40i> der Drosselvorrichtung 39 radial nach außen durch die Löcher 46 in den von dem Schiit/ 47 gebildeten ringförmigen Kanal. Die Wand der S.-.-hicht 42 gegenüber den Löchern 46 bildet jedoch eine Trennwand, die den Weg des Mediums nach unten zu den Löchern 49 ablenkt. Aus den Löchern 49 kann das Medium dann in den von dem Schlitz 50 gebildeten ringförmigen Kanal eintreten, und in diesem ringförmigen Kanal wird der Strom des Mediums durch die Wand der Außenschicht 44 so abgelenkt, daß es nach oben in die Austrittslöcher 52 strömt.

Gemäß F i g. 5 liegen die Löcher 46, 49 und 52 in dem Schnitt durch den Drosselkörper 39 von Fig. 2 längs der Linie V-V nicht in Phase mit denjenigen von F i g. 4, wodurch die Windungen der Strömungswege des Mediums durch den Drosselkörper nach oben und unten verstärkt werden. Diese Figuren lassen auch erkennen, daß die durch die Schlitze 47 und 50 gebildeten ringförmigen Kanäle ein größeres Volumen haben als die Öffnungen, aus denen das Medium in diese Kanäle eintritt. Dadurch wird eine Expansion des Mediums ermöglicht, die jedoch nicht ausreicht, um zu einer Cavitation zu führen. Die Expansion wirkt in der Weise, daß Energie von dem Medium abgeführt wird, so daß es mit geringerem Druck, als dem, mit dem es in die Drosselvorrichtung eintritt, austritt.

In den von den Schlitzen 46 und 50 gebildeten Kanälen muß das Medium, wenn die Löcher des Streifens 57 von F i g. 8 in Längsrichtung gegeneinander versetzt sind, in Umfangsrichtung der Drosselvorrichtung strömen. Wenn der Streifen 57, wie in F i g. 9 gezeigt, zu einem Drosselkörper 60 aufgerollt ist, muß das aus den Löchern 58 austretende Medium in dem durch den Schlitz 47 gebildeten Kanal in Umfangsrichtung strömen, um in die Löcher 59 eintreten zu können. Aus den Löchern 59 austretendes Medium muß in dem von dem Schlitz 50 gebildeten Kanal in Umfangsrichtung strömen, um in die Austrittslöcher 61 eintreten zu können. Das strömende Medium wird also sowohl in Umfangsrichtung des Drosselkörpers als auch in axialer Richtung abgelenkt, während es durch den Drosselkörper strömt.

Die Stanzmuster der Streifen, aus denen die Drosselvorrichtung gemäß der Erfindung gebildet wird, können natürlich beträchtlich variieren, sofern nur durch Aufrollen des Streifens ein Drosselkörper erhalten wird, durch den die Gesamtmenge des

■> strömenden Mediums in eine große Anzahl von Einzelströmen, die auf ihrem Weg durch die Drosselvorrichtung plötzlichen Richtungsänderungen unterworfen werden und diese Strömungswege niemals geradlinig durch den Drosselkörper verlaufen, aufgeteilt wird. In einer solchen Drosselvorrichtung wird Energie von dem Medium abgezogen, ohne daß Geräusch erzeugt wird. Die Windungen oder Schichten der Vorrichtung liegen dicht aneinander, so daß keine Leckstellen vorhanden sind. Gewünschtenfalls können die Windungen miteinander verlötet oder verschweißt sein, um Leckströme zu verhindern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Hochdruckdrosselvorrichtung in der Form eines ringförmigen Zylinders, der aus einem aufgerollten Streifen mit Ausstanzungen besteht, wobei die Ausstanzungen in aufeinander folgenden Schichten so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie in axialen Abständen voneinander angeordnete Gruppen aus je einer Vielzahl von zwischen Innen- und Außenumfang des Zylinders verlaufenden Strömungswegen begrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstanzungen in dem Streifen als in Längsrichtung des Streifens "erlaufende Lochgruppen und mit diesen abwechselnde Schlitze ausgebildet und so angeordnet sind, daß die Löcher in jeder übernächsten Windung gegeneinander versetzt und durch die Schlitze in den dazwischen liegenden Windungen miteinander verbunden sind, so daß jeder Strömungsweg eine Anzahl plötzliche Richtungsänderungen aufweist.