DE2654917A1

DE2654917A1 - Expansionsventil

Info

Publication number: DE2654917A1
Application number: DE19762654917
Authority: DE
Inventors: Richard Symmes Brumm
Original assignee: Grove Valve and Regulator Co
Current assignee: Grove Valve and Regulator Co
Priority date: 1975-12-04
Filing date: 1976-12-03
Publication date: 1977-06-16
Also published as: GB1515586A; US4050669A; FR2334030B1; IT1073780B; JPS5439618B2; CA1041980A; JPS5269025A; FR2334030A1

Description

Patentanwälte 2 6 b 4 9 1

Dipl. Ing. Enas-J^:?i"££n Müller

Dr. r<jp. cn¹;. I¹L-.--au S?rendt

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Grove Valve and Regulator Company,

6529 Hollis Street, Oakland, CaI., 94662, U.S.A.

Expansionsventil

Bereits entwickelte Expansionsventile ("bzw. Ventile mit dehnbarem Schlauen) sind insbesondere für die Druckregelung sehr wirksam (vgl. z. B. die US-Patentschriften 3 272 und 3 306 569). Derartige Ventile haben einen Schiitsse aufweisenden Ventileinsatz mit einem zwischen Ein- und Ausströmschlitzen sich über diesen erstreckenden Trennglied. Ein dehnbarer Schlauch ist durch Dehnen dichtend um das Trennglied gespannt und trennt normalerweise die Ein- und die Ausströmschlitze voneinander. Der Ventileinsatz und der dehnbare Schlauch sind in einem Gehäuse angeordnet, und normalerweise liegt um die Außenfläche des dehnbaren Schlauchs ein Mantelflüssigkeitsdruck an diesem an und drückt den Schlauch gegen die äußere Dichtungsfläche des Trennglieds. Üblicherweise wird der Mantel von der Einströmleitung her unter Druck gesetzt, so daß der Druck um den dehnbaren Sehlauch und der durch die einlaßseitigen Schlitze gegen das Innere wirkende Druck ausgeglichen sind. Infolgedessen erfolgt das Abdichten hauptsächlich durch die elastische Dehnung des dehnbaren Schläuche um

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die Dichtungsfläche des Trennglieds. Dies erfordert eine mit hoher Präzision bearbeitete Dichtimgsfläche sowie eine ziemlich starke elastische Dehnung, um das Auftreten von Leckströmen zu verhindern. Wenn dann der Manteldruck vermindert und der elastische Druck höher als der Manteldruck wird, besteht die Gefahr, daß der dehnbare Schlauch mit einer plötzlichen nach außen gerichteten Dehnung aufschnappt, was eine Über-Wirkung und einen nicht völlig stabilen Betrieb zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Expansionsventils, bei dem die Dichtungswirkung verstärkt ist, das schärfere Dichtungsflächen hat, wodurch die Dichtungskräfte konzentriert werden, bei dem ferner nur eine relativ geringe elastische Dehnung erforderlich ist, um im Schließzustand eine völlige Dichtung zu bewirken, und das ein gleichmäßigeres Öffnen nach Überwinden des Manteldrucks erlaubt.

Nach der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe ein zylindrischer Ventileinsatz mit einem über diesen verlaufenden mittigen Trennglied und mit zwei Reihen von ringförmig verlaufenden Ein- und Ausströmschlitzen für eine Flüssigkeitsströmung um das Trennglied vorgesehen. Ein biegsamer und dehnbarer Schlauch ist um den Ventileinsatz gespannt und dichtet die äußere Dichtungsfläche des Trennglieds ab. Der Ventileinsatz und der dehnbare Schlauch sind in einem Gehäuse angeordnet, und ein Manteldruck ist um die Schlauchaußenseite wirksam und drückt den Schlauch gegen den Ventileinsatz. Normalerweise ist der Manteldruck gleich dem

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Druck der Einströmleitung, so daß die Dichtungswirkung zum großen Teil von der ümfangs- bzw. Ringspannung des Schlauchs abhängt. Nach der Erfindung wird die Dichtungswirkung ' dadurch verstärkt, daß in die Dichtungsfläche eine rundum verlaufende Nut eingeschnitten ist, so daß zwei relativ scharfe Ringkanten gebildet sind, um die der Schlauch gespannt ist, wodurch die Dichtungskräfte konzentriert werden. Ferner sind Verlängerungen einiger der auslaßseitigen Schlitze in das Trennglied eingeschnitten und stehen mit der Ringnut in Verbindung. Dadurch wird die Ringnut zur Auslaßseite entlüftet, wodurch ein Druckabfall am Schlauch erzeugt und die Umfangsspannung erhöht wird, so daß die zum Abdichten erforderliche elastische Dehnung geringer wird. Diese Schlitzverlängerungen verlaufen konisch sich verjüngend nach innen zu maximaler Tiefe an der Auslaßseite des Trennglieds und bilden einen allmählich zunehmenden Strömungsweg, wenn der dehnbare Schlauch von der Trennglied-Dichtungsfläche wegbewegt wird. Dadurch erfolgt ein allmähliches gleichmäßiges Öffnen.

Durch die Erfindung ist also ein Ventil angegeben, bei dem ein dehnbarer Schlauch um einen hohlen Einsatz gespannt ist, wobei der Einsatz ein mittiges Trennglied zwischen um den Einsatz verlaufenden Ein- und Ausströmschlitzen aufweist. In der äußeren Dichtungsfläche des Trennglieds ist eine Ringnut ausgebildet, und Verlängerungen einiger der auslaßseitigen Schlitze öffnen sich in die Nut, so daß sie entlüftet und ein Druckabfall am dehnbaren Schlauch erzeugt wird, wodurch die Dichtungswirkung erhöht und ein Anfangsströmungsweg gebildet wird, wenn der Schlauch von der Dichtungsfläche weggedrückt wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Yertikalschnitt durch das Expansionsventil nach der Erfindung;

Pig. 2 eine teilweise Oberansicht des Vertikaleinsatzes; und

Fig. 3 Teilschnittansichten des Expansionsventils und 4 in aufeinanderfolgenden Betriebsphasen.

Das Expansionsventil 10 umfaßt ein äußeres, im wesentlichen zylindrisches Hauptrohr 12, das durch geeignete Elemente (nicht gezeigt) zwischen einem einlaßseitigen und einem auslaßseitigen Endverschluß 14 bzw. 16, durch die ein Einströmkanal 18 bzw. ein Ausströmkanal 20 verlaufen, fest angeordnet ist. Bevorzugt weisen die Endverschlüsse 14 und 16 Schultern 22, auf denen das Hauptrohr 12 sitzt, sowie nach axial innen vorstehende kreisrunde Vorsprünge 24 auf. Auf den Endverschlussen 14 und 16 sind z. B. durch damit einstückig erfolgendes Gießen Manteleinfüll- und -entleerungskanäle 26 bzw. 28 vorgesehen. In gleicher Weise ist am Hauptrohr 12 ein Manteleinfüll- und -entleerungskanal 30 vorgesehen.

Axial sich erstreckende Finger 32 und 34 des Einsatzes sind einstückig mit einem mittigen Trennglied 36· ausge-

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"bildet und in Umfangsrichtung beabstandet zur Bildung von Ein- und Ausströmschlitzen 38 und 40 zwischen sich. Die linger sind aus Stabilitätsgründen zwischen den Endverschlüssen 14 und 16 gesichert, liber und um das mittige Trennglied 36' ist der biegsame und dehnbare Schlauch 44 gespannt, wobei seine wulstartigen Enden 42 auf den konischen Flächen der Vorsprünge 24 der Endverschlüsse sitzen. Die wulstartigen Enden 42 des biegsamen Schläuche 44 haben im wesentlichen Kreisquerschnitt nach Art einstückiger O-Ringe, die zwischen den Vorsprüngen 24 und der Innenfläche 46 des Hauptrohrs 12 als Dichtung wirken. Ringförmige Rippen 48, die um die Innenfläche 46 des Hauptrohrs verlaufen, halten die Dichtungswulste 42 in ihrer Lage, und von diesen O-Ring-Ab schnitt en 42 verläuft der biegsame Schlauch 44 zu einem Bereich 44a größter Dicke und von diesem zu einem Bereich kleinster Dicke am Mittenabschnitt 44b, an dem eine Abdichtung in bezug auf die Dichtungsflache 50 des Trennglieds erfolgt. Es wird also dort, wo das stärkste Durchbiegen erfolgt, größere Festigkeit erzielt, und der Schlauch 44 ist am mittigen Dichtungsbereich 44b stärker dehnbar.

Wenn das Ventil in eine Rohrleitung (nicht gezeigt) eingebaut ist, ist die Manteleinfüllöffnung 26 (vgl. lig. 1) im einlaßseitigen Endverschluß 14 über einen Kanal 52 und ein geeignetes Absperrorgan 54 mit dem Manteleinfüll-/ -entleerungskanal 30 verbunden, und die Mantelentleerungsöffnung 28 im auslaßseitigen Endverschluß 16 ist mit dem Kanal 30 über einen Kanal 56 und ein Absperrorgan 58 verbunden. Wenn das Expansionsventil 10 geschlossen ist, ist das Entleerungs-Absperrorgan 58 geschlossen und das Einfüll-

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Absperrorgan 54 geöffnet, so daß der Strömungsleitmantel 60 mit dem Einströmkanal 18 verbunden ist und den gegen die Innenseite des Schlauchs 44 wirkenden Druck durch die einlaßseitigen Schlitze 38 ausgleicht. Infolgedessen war es "bisher notwendig, zum Erzielen der Abdichtung an der Trennglied-Dichtungsfläche 50 sich hauptsächlich auf die Umfangs- oder Ringspannung zu verlassen.

Nach der Erfindung wird die Abdichtung wesentlich dadurch verbessert, daß in die Diehtungsfläche 50 des Trennglieds 36 eine vollständig um diese verlaufende Wut 62 geschnitten ist. Dadurch sind zwei relativ scharfe Kanten gebildet, an denen der Dichtungsdruck konzentriert ist, wodurch Fluidaustrittswege minimiert werden. Ferner sind wenigstens einige der auslaßseitigen Schlitze 40 durch konisch sich verjüngende Verlängerungen 64 (vgl. Pig. 2), die sich in die Ringnut 62 öffnen, verlängert. Daher wird die Ringnut zum auslaßseitigen Strömungskanal hin entlüftet, so daß im Dichtungszustand nach Pig. 1 ein Druckabfall zwischen dem Mantel 60 und der auslaßseitigen Leitung 20 existiert, und zwar vollständig um den dehnbaren Schlauch 44 herum, so daß dieser zum G-rund der Hut hin gedrückt wird. Dieser Druckunterschied vermindert den zum Dichten erforderlichen elastischen Dehnungsgrad.

Es wird jetzt auf die Fig. 2 und 3 Bezug genommen. Wenn der Druck durch Ableiten der Mantelflüssigkeit in die auslaßseitige Entleerungsleitung 56, 28 (vgl. Pfeile) vermindert wird, hat der durch die Einströmschlitze 38 einwirkende einlaßseitige Druck das Bestreben, den dehnbaren Schlauch

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vom Einsatz 36 weg zu wälzen.. Aufgrund der Entlüftungswege 64 "beginnt eine geringe Strömung, so "bald die einlaßseitige Ecke der Ringnut 62 freikommt, und die Strömung nimmt allmählich zu, wenn die konischen Schlitze weiter freigelegt werden, "bis der Schlauch im wesentlichen eine Endströmungslage erreicht (vgl. Mg. 4). Diese bleibt erhalten, bis der Mantel 60 wieder auf den Druckpegel der Einlaßleitung gebracht wird. Eine um die innere Hauptrohrfläche verlaufende Hut 66, die mit dem Einfüll-/Entleerungs· kanal 30 in Verbindung bringbar ist, stellt sicher, daß dieser neu eingegebene Druck vollständig um den dehnbaren Schlauch herum wirkt.

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Claims

Patentansprüche

'•1. Expansionsventil mit einem einen Ein- und einen Ausströmkanal aufweisenden Gehäuse, mit einem im Gehäuse angeordneten, im Querschnitt kreisrunden' Ventileinsatz, dessen entgegengesetzte Enden mit den Ein- und Ausströmkanälen fluchten, wobei der Ventileinsatz zwei Reihen von in Axialrichtung beanstandeten, um ihn verlaufenden durchgehenden Ein- und Ausströmöffnungen aufweist, mit einem zwischen den Ein- und Ausströmöffnungen des Ventileinsatzes befindlichen Trennglied mit einer um dieses verlaufenden Dichtungsfläche, mit einem auf dem Ventileinsatz angeordneten dehnbaren Schlauch, dessen dichtender Zwischenabschnitt normalerweise die Dichtungsfläche eng umschließt, und mit einer im Gehäuse ausgebildeten Einlaßöffnung zum Einlaß von Druckflüssigkeit gegen den dehnbaren Schlauch, so daß dieser um die Dichtungsfläche herum zusammengepreßt wird, gekennzeichnet durch eine um die Dichtungsfläche (50) verlaufende Ringnut (62); und einen im Trennglied (36¹) ausgebildeten Entlüftungskanal (64), der von der Ringnut (62) zur Auslaßseite des Trennglieds (36') verläuft.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungskanal einen im wesentlichen radial verlaufenden Schlitz (64) umfaßt, der von der Ringnut (62) ausgehend zu größerer Tiefe an der auslaßseitigen Fläche des Trennglieds (36') konisch verläuft.
3. Ventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zusätzliche um das Trennglied (36¹) verlaufende Entlüftungskanäle (64),

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die von der Ringnut (62) zur Auslaßseite verlaufen.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die durchgehenden öffnungen Schlitze (33, 4-0) sind und daß die Entlüftungskanäle (64) Verlängerungen einiger der Ausströmsehlitze (40) in das Trennglied (36') sind, die mit der Ringnut (62) in Verbindung stehen.
5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dehnbare Schlauch (44) unterschiedliche Dickeiibereiche hat, die von Endbereichen (44a) maximaler Dicke zu einem relativ dünnen Dichtungsbereich (44b) hin abnehmen.

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