DE2458321B2 - Stellventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stcüventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches I.

Solche Stellventile sind bekannt (US-PS 26 42 254). Bei den bekannten Bauarten ist eine fest in einem Ventilgehäuse angeordnete Hülse vorgesehen, die an ihrem Umfang mit Durchströmöffnungen versehen ist. Dieser Hülse sind axial über eine Verstellstange verschiebbare hülsenförmige Drosselkörper zugeordnet, din axial und auch in Umfangsrichtung gegenüber der fest im Ventilgehäuse angeordneten Hülse verschiebbar sind. Dadurch kann eine weitgehende Anpasitung der jeweils freigegebenen Drosselquerschnitte erreicht werden. Nachteilig ist bei dieser Bauart, daß sich durch die aneinander vorbeischieben den Kiinten der Durchlaßöffnungen in den gegeneinander verschiebbaren Hülsen eine sehr starke Geräuschbilduni! einstellt. Das gilt insbesondere, wenn solche Stellventile bei großen Druckgefällen, insbesondere im kritischen Druckgefällebereich, eingesetzt werden. Verbunden mit der Geräuschbildung sind eine unerwünschte Kavitation bei Flüssigkeiten oder Verdichtungsstöße bei Gasen.

Es sind daher auch Ventile bekanntgeworden (DE-OS 16 50 196/, bei denen im Verschlußteil des Ventils Drosseleinrichtungen in Form von zueinander parallelen Kanälen vorgesehen wurden, die je nach Ventilstel- lung nur zum Teil freigegeben werden. Nachteilig ist bei diesen Bauarten ebenso wie bei Bauarten, bei denen das abströmende Medium durch Labyrinthe geführt wird, die durch Aufeinanderstapeln von Scheiben mit entsprechenden Ausfräsungen erzeugt werden, daß die

is Herstellung sehr teuer ist und keine Möglichkeit besteht, die Kennlinie des Ventils an gewisse Gegebenheiten anpassen zu können.

Es ist bei anderen Ventiltypen (DE-AS 12 50 220) auch schon bekanntgeworden, die Geräuschentwick-

2Q !ung dadurch zu mindern, daß hinter den parabolförmig gestalteten Drosselkörper ein weiterer kegelförmiger Drosselkörper mit Durchtrittsöffnungen geschaltet wird, die in Strömungsrichtung gesehen, in einem Winkel zueinander stehen. Zusätzlich können diesem Drosselkörper Hohlräume mit einer Kugelfüllung nachgeschaltet wt/den, so daß das Entstehen von Freistrahlen mit dem Nachteil einer starken Geräuschentwicklung weitgehend unterbunden werden kann. Bei diesen Stellventilen ist es aber ebenfalls nicht möglich, die Kennlinie an verschiedene Gegebenheiten anpassen zu können und es kann überdies nicht verhindert werden, daß eine Geräuschentwicklung am parabolförmigen Drosselkörper und an den Sitzkanten selbst auftritt, die unter Umständen sehr erheblich und störend werden kann.

Auch Bauarten (FR-PS 12 46 568). bei denen ein Verstellglied in Form einer perforierten Platte vorgesehen ist, das axial gegenüber einer .'weiten perforierten Platte verschiebbar gelagert ist, sind bekannt, wobei der eigentliche Drosselkörper aus elastischen Körpern gebildet wird, die sich zwischen den gegeneinander bewegbaren Platten befinden und mehr oder weniger komprimiert werden, so daß zwischen ihnen mehr oder weniger Strömungsweg freigegeben wird. Diese cla stisch verformbaren Drosselkörper weisen den Nachteil der Alterung auf und lassen vor allen Dingen einen Einsatz dann nicht zu, wenn das durchströmende Medium aggressive Chemikalien enthält oder selbst, wie beispielsweise in chemischen Anlagen, eine aggressive

Flüssigkeit ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Stellventil der eingangs genannten Bauart, bei dem die Kennlinie an den jeweiligen Einsalzfall angepaßt werden kann, so auszubilden, daß die Geräuschbildung an der Entslehungsstcllc möglichst weitgehend unterbunden wird.

Die Erfindung besteht in den Merkmalen des Patentanspruches I. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß die Durchströmung des Drosselkörpers in einzelne Teilströme aufgelöst wird, so daß die vorhandene Energie schnell abgebaut wird, so daß die Geräuschenlwicklung schon an der Entstehungsstelle unterbunden wird. Es ist auch ohne weiteres möglich, ohne großen Aufwand die Festkörperteilchen einzufül len und in dtr gewünschten Lage zu halten, ohne daß eine aufwendige Herstellung einer gelochten oder mit besonderen Öffnungen ausgestatteten Hülse notwendig wird. Trotzdem bleiben die Vorteile der bekannten

Ventile mit verschiebbaren Hohlkolben erhalten, die darin zu sehen ist, daß die Charakteristik der Kennlinie durch Auswechseln der inneren Hülse oder des Hohlkolbens möglich ist. Zusätzlich wird auch noch die Möglichkeit eröffnet, die Drosselwirkung selbst zu verändern, weil sich dip Füllkörperschicht durch die Anordnung der Siebhülse leicht gegen eine andere auswechseln !ißt

Vorteilhaft ist es, wenn als unterer Abschluß des Hohlkolbens zwei parallel zueinander angeordnete Lochplatten vorgesehen sind, deren Löcher versetzt zueinander liegen, so daß dadurch die schon durch das Labyrinth der Festkörperteilchen geführte Strömung am Lochscheibenpaar zusätzlich umgelenkt und gedrosselt wird.

Konstruktiv vorteilhaft wird der obere Abschluß des Hohlkolbens durch eine mit der geschlossenen Seite der Füllung zugewandte Kappe erreicht, die um die Befestigungsmittel des Hohlkolbens an der Verstellstange herum angeordnet ist. Der Hohlkolben selbst kann zweckmäßig durch eine in den KolbenkCper eingeschraubte Drosselhülse gebildet sein, die dann je nach Bedarfsfall auch auswechselbar ist. Diese Drosselhülse kann an dem Kolbenkörper durch einen das Gewinde der Drosselhülse und des Kolbenkörpers durchdringenden Paßstift gesichert sein, der in einer von außen bis in den innerhalb der Kappe gebildeten Raum führenden Bohrung sitzt. Durch diese Ausgestaltung wird es beim Auswechselvorgang der Hülsen lediglich notwendig, den Stift von außen nach innen durchzustoßen, was sehr leicht möglich ist. Die Hülse kann dann abgeschraubt werden. Das Durchstoßen ist möglich, weil innerhalb der vorher erwähnten Kappe zwischen den Befestigungsmitteln der Verstellstange am Kolben, die meistenteils als Schrauben ausgebildet sind, und der J5 Kappe ein Hohlraum entsteht.

Da die Hülse, die den Drosselkörper bildet, auswechselbar ist, und zwar unabhängig oder zusammen mit der s.i außen umgebenden Hülse, können die Durchlaßöffnungen in den Wandungen des Drosselkörpcrs der zu erzielenden Kennlinie angepaß' werden, und zwar noch weitaus besser, als das bei bekannten Ventilen lediglich durch Auswechseln der äußeren Führungshülse der Fall ist. Es wird darüber hinaus aber auch möglich, die Füllung de-., Hohlkolbens aus Schichten mil verschiedenen Festkörperteilchen herzustellen, weil dadurch der Drosseleffekt der Füllkörperschicht innerhalb des Hohlkolbens variiert und damil wieder an die Durchtußöffnungen angepaßt werden kann. Es ist auch möglich, den unteren Abschluß des Hohlkolben* von einem Siebkegcl bilden zu lassen, dessen Spitze in das Innere des Hohlkolbens hineinragt und diese Ausgestaltung mit der vorher erwähnten Schichtung der Füllkörper zu kombinieren, weil dadurch eine weitere Anpassungsmöglichkeit der Kennlinie des Stellvenliles ermöglicht wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielcn dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

F i g. I einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Stellventil mit einem mit einer Kugelfüllung versehenen hohlkolbenförmigen Drosselkörper in der geschlossenen Ventilstellung,

Fig. 2 das Siellventil der Fig. 1, jedoch in der geöffneten Stellung,

Fig.3 ein Stellvent!· ähnlich der Fig. I, jedoch in einer abgewandelten Ansführungsform der Ausgestaltung des Drosselkörpers, ebenfalls in der geschlossenen

Stellung und Fig.4 einen Schnitt durch die den Hohlkörper bildende Hülse, die in den Betäligungskolben einschraubbar ist, wobei die Füllung weggelassen wurde.

In der Fi g. 1 ist innerhalb eines Ventilgehäuses ! ein Ventilsitzring 2 eingesetzt, der von einer Hülse gehalten ist, die von oben in das Ventilgehäuse I eingeschoben und durch einen aufgeschraubten Flansch 4 gehalten ist. Die Hülse 3 weist im Bereich der innerhalb des Gehäuses 1 gebildeten Kammer 5 Durchlaßöffnungen 6 auf, die als axial verlaufende Schlitze ausgebildet sind, deren Breite und Abmessung von der zu erzielenden Kennlinie abhängt. Innerhalb der Hülse 3 ist ein Kolben 7 axial gleitend geführt, der durch eine Verstellstange 8 von einem nicht dargestellten Antrieb bewegt wird. Die Verstellstange 8 ist mit Hilfe der Mutter 9 mit dem Kolben 7 verschraubt, die in geeigneter Weise, beispielsweise über ein Sicherungsblech IO vor einem Aufdrehen gesichert ist. Die Verste¹' itange 8 tritt durch eine Bohrung 1! des Flansches 4 hindurch nach oben heraus, wo sie mit dem vorher erwähnten Antrieb verbunden ist, der beispielsweise ein pneumatisch betätigter Membranantrieb sein kann.

In Hern Kolben 7 ist von unten her eine Drosseihülse 12 eingeschraubt und zu diesem Zweck weist der Kolben 7 einen nach unten überstehenden Rand mit einem Gewinde 13 auf, in das das entsprechende Gewinde am oberen Rand der Hülse 12 eingreift. Die Hülse 12 ist durch einen Paßstift 14 in dem Gewinde 13 gesichert, der durch eine Bohrung 15 in dem Kolben 7. durch eine entsprechende Bohrung in der Hülse 12 und durch eine Ausnehmung 16 in einer Kappe 17 durchgeführt ist, welche mit ihrer offenen Seite die Muttern 9 umgibt und als oberer Abschluß des von der Hülse 12 nach unten gebildeten Hohlraumes dient. Die Hülse 12 weist Durchlaßöffnungen 18 in ihren Wandungen auf und ist unten durch ein Lochplanenpaar 19,20 abgeschlossen, das gemeinsam ir· ein entsprechendes Gewinde an der unteren Innenseite der Hülse 12 ei .geschraubt ist und dann verschweißt werden kann. Zwischen diesem Lochplattenpaar 19,20 und der Kappe 17 ist beim gezeigten Ausführungsbcispiel eine Füllung 21 aus Kugeln 22 angeordnet, die von einer Siebhülse 23 innerhalb der Hülse 12 gehalten werden, die wiederum von dem Lochplattenpaar 19, 20 dadurch innerhalb der Hülse 12 gehalten wird, daß sie mit ihrem oberen Rand an einer schrägen Fläche 24 auf der Innenseite der Hülse 12 anliegt. Der untere Flansch 25 des Ventilgehäuses 1 und der nicht dargestellte, sich an die Wandung 26 anschließende Flansch werden jeweils mit der das slrömsnde Medium führenden Leitung verbunden, wobei der Flasch 25 mit der abströmenden und die an den Wandungen 26 angrenzenden Flanschieile mit der zuströmenden Lei'ung verbunden werden rollen.

Die Hülse 12 kann bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel gegen andere Hülsen ausgetauscht werden, dadurch, daß zunächst nach dem Lösen des Flansches 4 der Kolben 7 mit jer Hülse 12 nach oben herausgezogen wird und dann der Paßstift 14 in den Hohlraum 27 hereingeschlagen wird, der innerhalb der Kappe 17 gebildet ist Die Hülse 12 läßt sich dann vom Kolben 7 abschrauben.

Die Wirkungsweise des neuen Stellventils geht im wesentlichen aus der F i g. 2 hervor, wo durch die Pfeile 28 und 29 angedeutet ist, daß bei geöffnetem Ventil, d. h. also dann, wenn der Kolben 7 seine obere gezeigte Stellung einnimmt, in der er etwa an dem Kragen 30 des Flansche? 4 anschlägt, die von der Kammer 5 aus

eintretende Strömung zunächst die Öffnungen 6 in der Hülse 3 und dann die öffnungen 18 der Hülse 12 durchläuft, dann durch die Siebhülse 23 zwischen den eingefüllten Kugeln labyrinthartige Wege zurücklegt, um dann an dem Drosselscheibenpaar 19, 20 nochmals durch die versetzte Anordnung der Buhrungen 31 und 32 in den beiden l.ochplatten gedrosselt zu werden. Durch diese Strömungsführung wird auch bei Einsatz des so ausgebildeten Ventils im kritischen Druckbereich die (Jeräuschbildung vermieden, und /war bereits an der Stelle, an der bei den meisten bekannten Ventilarten wegen des Einsatzes eines festen Drosselkörpers die (ieräuschcnl.stehung nicht unterbunden werden kann. (λ erübrigt sich bei dem erfindungsgemäßen Ventil daher. Schalldämpfer nachzuschallen. Die gezeigte Ausgestaltung erlaubt es auch, die Kennlinie den gewünschten Bedürfnissen weitgehend anpassen zu können, weil zu diesem Zweck einmal die öffnung 6 in der äußeren Hülse 3 und zum anderen die Öffnungen 8 der Drosselhülse 12 aufeinander abgestimmt werden können und durch die Ar! der Füllung auch der freie Drossclqucrschnill bestimmt werden kann.

Is i^r,t aber mich noch möglich, wie in der F i g. 3 angedeutet ist. den Drossekörper selbst noch in seinem Inneren anders auszugestalten. Zu diesem Zweck kann beispielsweise vorgesehen werden. (IaH der untere ■\b\chluH der lliilse 12 nicht wie in I ι g. 1 durch das l.oi-hplaiienpaar 14. 20 erfolgt, sondern durch einen eingesetzten Siebkegd 3 3. der entweder ausschließlich den unteren Abschluß übernimmt oder zusätzlich zu dem l.ochplatlenpaar 19, 20 angeordnet ist. F.s kann nämlich vorgesehen werden, daß um den Siebkegel 33 herum eine Füllung aus Kugeln 34 sehr großen ■> Durchmessers aufgeschüttet wird, während etwa im Bereich von der Spitze des Siebkcgels 33 ab bis zur halben Höhe der Durchlaßöffnungen 18 Kugeln 35 mit kleinerem Durchmesser und in dem darübcrlicgcnden Bereich Kugeln 36 mit noch kleinerem Durchmesser

in angeordnet werden. Dadurch wird es möglich, auch innerhalb des als Drosselkörper wirkenden Hohlkolbens 7, 12 eine Abstimmung von Driisseleigenschaften zu erreichen, die mit dazu ausgenützt werden können, den Kennlinienverlauf zu beeinflussen.

i) I i g. 4 schließlich zeigt, daß die Öffnungen 18 sich nahezu über den ganzen Umfang erstrecken und nur durch relativ schmale Stege 37 unterbrochen sind, die unter einem Winkel von 90" zueinander angeordnet sind. Selbstverständlich ist es möglich, die Breite dieser Auslaßöffnungen 18 anders zu wählen und es ist auch möglich — was in der Fachwelt auch bekannt ist — die Breite der Durchlaßöflnungen mit der Hohe zu verändern, so daß beispielsweise herzförmige oder dreieckförmigc Offnungsr|iiers.chnitle entstehen. Ms

.'■> Füllkörper können schließlich nicht nur Kugeln verwendet werden, sondern auch andere Festkörper teilchcti. wie kleine Kinge oder Dreiecke. Die Kiigellul hing hat sieh allerdings als besonders günstig crw lesen.

Hierzu 3 Blatt Zeichriiinccn

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Stell ventil mit einem über eine Verstellstange axial gleitend in einer Hülse, deren Umfang mit Durchlaßöffnungen für das strömende Medium ausgestattet ist, geführten und als Hohlkolben ausgebildeten Drosselkörper, der auf der von der Verstellstange abgewandten Seite offen ist und dessen an der Hülse geführte Wandungen ebenfalls mit Durchlaßöffnungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Drosselkörpers (7,12) mit einer Schüttung (21) aus Festkörperteilchen (22) ausgefüllt ist, die von einer Siebhülse (23) umgeben ist, welche von einer den Abschluß des hohlen Drosselkörpers (7, 12) auf dieser Seite bildenden Lochplatte (19) gehalten ist

   Z Stell ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als unterer Abschluß des Hohlkolbens (7, 12) üwei parallel zueinander angeordnete Lochplatten (IS, 20) vorgesehen sind, deren Löcher (31,32) versetzt zueinander liegen.

   3. Stellventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Abschluß de<; Hohlkolbens (7, 12) durch eine mit der geschlossenen Seite der Füllung (21) zugewandte Kappe (17) gebildet ist, die um die Befestigungsmittel (9) des Hohlkolbens (7) an der Verstellstange (8) herum angeordnet ist.

   4. Stellventil nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gel.^nnzeichnet, daß der Hohlkolben durch eine im einem Kolbenkörper (7) eingeschraubte Drosselhüise (12) gebildet wi. d.

   .'i. Stellventil nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß >.ie Drosselhülse (12) an dem Kolbenkörper (7) durch einen das Gewinde (13) der Drosselhülse (12) und des Kolbenkörpers (7) durchdringenden Paßstil't (14) gesichert ist, der in einer von außen bis in den innerhalb der Kappe (17) gebildeten Raum führenden Bohrung (15) sitzt.

   ti. Stellventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (21) aus Schichten mit verschiedenen Festkörperteilchen (34, 35, 36) besteht.

   7'. Stellventil nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschluß des Hohlkolbens (7,12) von einem Siebkegel (33) gebildet wird, dessen Spitze in das Innere des Hohlkolbens hereinragt.