DE2929389A1

DE2929389A1 - Regelventil

Info

Publication number: DE2929389A1
Application number: DE19792929389
Authority: DE
Inventors: Weevers Henri Herman
Original assignee: Machinefabriek Mokveld BV
Current assignee: Mokveld Valves BV
Priority date: 1979-07-20
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1981-02-05
Also published as: CA1143630A; JPS6353421B2; FR2461870B1; US4327757A; GB2054103B; JPS5618184A; BE884343A; NL8003279A; IT1131588B; IT8023466A0; GB2054103A; FR2461870A1; DE2929389C2

Description

HUBERT BAUER PATENTANWALT

Ki BAUBR PAT.-ANW. . LOTH RINOBR BTRAMH BB/BCKB WILHBLMBTRAeBB · D-BlOO AACHEN

Deutsches Patentamt Zweibrüokenstr. 12

8000 München 2

TBLBPON (Oi 41) 804SSB TBLBGRAMMBl PATBNTBAUBR AACHBN

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(BLZ 8701OO BO)

DBUTBCHB BANK AO, AACHEN SBOSBSl (BLZ 8OOTOOSO)

IHRJI ZBICHBN IHRB NACHRICHT MBINB ZBICHBN AACHBN

B/Du (1081) 18. Juli 1979

Patentanmeldung

Anm. ι Firma MACHINEFABRIEK MOKVELD B. V., Nijjverheidsatraat 67. NI - 2800 AE Gouda (Niederlande)

Bez.; Regelventil

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Die Erfindung "betrifft ein Regelventil mit einem als Kolben ausgebildeten Absperrkörper, der innerhalb eines Käfigs verschiebbar angeordnet ist, wobei der Käfig mehrere hohlzylindrisohe, in einer konzentrischen Anordnung flüssigkeitsdiaht ineinander gesohaohtelte Käfigrohre aufweist, in denen Bohrungen vorhanden sind, die mit Bohrungen in benachbarten Käfigrohren verbunden sind.

Bei Regelventilen würde, sofern im Strömungsweg nur ein einziger Widerstand angeordnet wäre, der vom Eingangsdruck P₁ um den Druckunterschied &p auf den Ausgangsdruok P₂ reduzierte Druok zwischenzeitlich um einen erheblioh größeren Betrag als Δρ absinken und somit p₂ entspreohend unterschreiten. Abgesehen davon, daß im Bereich des geringsten Druoks das Medium eine sehr hohe Besohleunigung erfährt und so große Geschwindigkeiten annimmt, daß Erosionen begünstigt werden, besteht auob die Gefahr, daß der Bereioh dee geringsten Druoke in die Dampfdruokzone hineingeht oder dieser Zone zu nahe kommt, woduroh Kavitation auftritt«

Zur Druokreduzierung eines strömenden Mediums findet daher in bekannten Regelventilen das Labyrinthprinzip Anwendung. Dabei werden im Strömungsweg mehrere Widerstände hintereinander angeordnet, so daß jeder Widerstand tine Beschleunigung des strömenden Mediums und einen entsprechenden Druckabfall in kleineren Stufen bewirkt. Auob die teilweise Wiederanhebung des Druoks in Strötnungsriohtung hinter den Widerständen erfolgt in entsprechend kleinen Stufen. Mit einer derartigen stufenweise durchgeführten Druokreduzierung lassen sieb Erosion und Kavitation vermeiden, wenn je naob Grüße deeAp eine ausreichende Aneahl tob Widerständen hintereinander Angeordnet lit·

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Das labyrinthsystem ist jedooh bei Hochdruokregelventilen nur begrenzt anwendbar, da eine große Anzahl hintereinander gesohalteter Widerstände zu einer entsprechend großen Ventilkonstruktion führt, die nioht nur einen großen Herstellungsaufwand mit sioh bringt, sondern auoh die Wartung verteuert, zumal entsprechende Quersohnittsverengungen der Widerstände in den einzelnen Strömungskanälen die Verstopfungsgefahr begünstigen.

Bekannte Regelventile für hohe Drücke besitzen einen verschiebbar ausgebildeten Absperrkörper, der in einem Gehäuse gelagert ist, das einan Einlaß, einen Auslaß und eine dazwisohen angeordnete Ventilkammer aufweist. In der Ventilkammer ist ein Käfig untergebracht, der eine hohlzylindrisohe Form besitzt. Im Innenraum des Käfigs reioht der verschiebbar gelagerte Absperrkörper mehr oder weniger hinein. Für ein solohes Regelventil wurde bereits vorgeschlagen, den Käfig aus zahlreichen hohlzylindrisohen Käfigrohren zusammenzusetzen (DE-03 24 39 533).Dabei besitzen die Käfisrohre entsprechend unterschiedliche Durchmesser und sind in einer konzentrischen Anordnung flüssigkeitsdioht ineinander geschaohtelt. In jeder Käfigeinheit sind zahlreiche Öffnungen ausgebildet, die mit entsprechenden Öffnungen in einer benachbarten Käfigeinheit in Verbindung stehen.

Das Strömungsmedium tritt bei dem bekannten Ventil nacheinander duroh die Käfigrohre hinduroh, so daß sein Druok aufeinanderfolgend in vielen Stufen verringert wird und ein hoher Druckunterschied bzw. Druckabfall beispielsweise zwischen dem Mediumsdruok im Innern des Käfigs und dem Mediumsdruok an seiner Außenseite erreichbar ist. Da dieser Druckabfall aufeinanderfolgend in Stufen erreicht wird, läßt sieb ein Druokminderungsbereioh mit örtlioh großem Druckabfall vermeiden und die Gefahr einer Kavitation weit-

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gebend ausschließen, so daß auob keine Erosion auftritt.

Ein Naobteil des bekannten Ventils besteht jedooh darin, daß für einen hoben Druckunterschied eine große Anzahl von ineinander geaohaobtelten Käfigrobren Genötigt wird, wodurob auob die bekannte Ausführungsform entspreobend aufwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß mit einer raögliobst geringen Anzahl ineinander gesobäohtelter Käfigrohre eine mögliobst große Anzahl Druokreduzierungsstufen erzielbar ist.

Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Regelventil wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurob gelöst, daß in den Käfigrobren neben Bohrungspaaren Saokbohrungspaare angeordnet sind, wobei die Bohrungspaare und die Saolcbohrungapaare des gleiohen Käfigrohrs über Umfangsnuten miteinander in Verbindung stehen und die Bohrungspaare des einen Käfigrohrs mit den Saokbohrungspaare η des benaohbarten Käfigrobrs mindestens teilweise fluohten.

Durob die erfindungsgemäße Anordnung von Saokbobrungspaaren neben Bohrungspaaren lassen aioh Mediumsteilströme so kanalisieren, daß sie innerhalb eines Käfigrobrs mebrfaoh erneut aufgeteilt werden und mehrfaoh aufeinander treffen, bevor die Mediumsteilströme die Bobrungen und Saokbohrungen des nachfolgenden Käfigrohrs erreiohen, indem erneut eine weitere mehrfache Druokreduzierung erfolgt. Dabei wird die Geschwindigkeit der Mediumsteilströme niobt nur durob die auf den Strömungswegen in Wärm· umgesetzt·

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Reibung vermindert, sondern insbesondere auoh duroh das sioh laufend wiederholende Aufeinandertreffen der Mediumsteilströme·

N_aoh einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Regelventils sind die Saokbohrungen eines SaokbohrungspaareB duroh eine Urafangsnut so miteinander verbunden, daß Medienströme aus den beiden Saokbohrungen aufeinander treffen und zu beiden Selten des Saokbohrungspaares auseinander strömen, um erneut auf Medienteilatröme benachbarter Saokbohrungspaare dort aufeinander zu treffen, wo das Käfigrohr durchdringende Bohrungspaare so angeordnet sind, daß die aufeinander treffenden Medien teilströme erneut aufgeteilt werden, ihre Teilströme die das Käfigrohr durchdringende Bohrungen passieren, in fluohtende Saokbohrungen gelangen, um von dort aus auf andere Teilströme erneut aufzutreffen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung passieren Medienströme,gleichgültig ob die Strömungsriohtung vom Käfigzentrum aus naoh außen erfolgt oder von außen zum Käfigzentrum bin,jeweils zunäohst Bohrungspaare, die mit Saokbohrungspaare fluchten. In den Saokbohrungen werden die Medienströme um 90° umgelenkt und treffen über die die Sackbohrungen des Saokbohrungspaares verbindende Umfangsnut senkrecht aufeinander und werden duroh die sioh zu beiden Seiten des Saokbohrungspaares erstreckende Umfangsnut in Medienttilströme aufgeteilt. Die Medieηteilströme treffen wiederum senkreoht auf Medieηteilströme benaohbarter Saokbohrungspaare aufeinander und gelangen von der Auftreffstelle aus in Bohrungen eines das betreffende Käfigrohr durchdringenden Bohrungspaares, welohes wiederum mit Saokbohrungen des nachfolgenden Käfigrohrs fluohtet. In ditstm und den nachfolgenden Käfigrohren wieder-

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bolt siob jeweils der vorbesohriebene Strömungsverlauf.

Mit dem erfindungagemäßeη Regelventil kann eine hohe mittlere Strömungsgeschwindigkeit gewählt werden, womit eine entsprechend große Druokreduzierung erzielbar ist. Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt somit einen relativ klein dimensionierten Käfig mit einer verhältnismäßig geringen Anzahl ineinander gesohaohtelter Käfigrohre, was die Herstellungs- und Wartungskosten positiv beeinflußt. Dabei läßt siob gewährleisten, daß keine Druckstufe sich dem Bereioh der Dampfdruokzone nähert. Für das Aufeinandertreffen der Teilströme sind keine Spalte erforderlioh, so daß die Verstopfungsgefahr gering ist.

Grundsätzlich läßt sich das erfindungsgemäße Regelventil sowohl für die Regelung von flüssigen wie auch für die Regelung von gasförmigen Medien verwenden, wobei für Gase und Dämpfe bei der Druckminderung die Expansion zu berüoksiohtigen ist.

Schließlich konnte durob Versuohe nachgewiesen werden, daß sich mit dem erfindungsgemäßen Regelventil der Schallpegel gegenüber herkömmlichen Ventilen erbeblioh senken läßt, da nur ein sehr geringer Anteil der mechanischen Energie des Strömungsmediums in akustische Energie umgewandelt wird.

In der Zeiohnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Regelventils dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 einen Querschnitt durob das Regelventil und

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Fig. 2 eine Bxplosionganaioht geaohnitten dargeatellter Röhrteilstüoke von drei aufeinanderfolgenden Käfigrohren.

Das Regelventil besteht aus einem Ventilgehäuse 1 mit einer Einlaßöffnung 2,einer Auslaßöffnung 3 und einer Ventilkammer 4» die mit der Auslaßöffnung unmittelbar in Verbindung steht.

Innerhalb der Ventilkammer 4 ist konzentrisch ein Käfig angeordnet, der an seinen beiden Stirnseiten duroh Ringe 6 und 7 fixiert ist.

Koaxial zum Käfig 5 iat ein Kolben 8 verschiebbar gelagert, der auf einer Kolbenstange 9 sitzt, welobe in einer Buchse 10 koaxial bewegbar ist.

Über eine Zahnstange Π mit Schrägverzahnung, an der Zahnhügel einer senkrecht zur Längsachse des Ventilgehäuses 1 gelagerten Spindel 13 angreifen, läßt sioh mit Hilfe eines auf dem freien Ende der Spindel 13 sitzenden Handrads 14 der Kolben 8 mehr oder weniger in den Käfig 5 hinein- bzw. herausbewegen.

Der Käfig 5 besteht aus fünf konzentrisch angeordneten flüaaigkeitadioht ineinander geaohaohtelten Käfigrohren 15 a, 15 b, 15 o_f 15 d, 15 β sowie einem die Käfigrohre 15 umaohlieSenden Käfigmantel 16.

Bohrungen 17 im Käfigmantel 16 fluohten paarweise mit Sackbohrungen 18 a dea äußeren Käfigrohrs 15 a, wie insbesondere aus Fig. 2 eraiohtlioh ist. Die Saokbobrungen 18 a sind entsprechend paarweise angeordnet und ihrerseits durch eine Umfanganut 19 a, welche die gleioht Tiefe wlt

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die Saalebohrungen 18 a besitzt,miteinander verbunden. Zu beiden Seiten des Saokbobrungapaarea 18 a führt die Umfanganut 19 a zu benaobbarten, gleichfalls duroh die Umfangsnut 19 a paarweise miteinander verbundenen Bobrungen 20 a, welohe das Käfigrohr 15 a durchdringen und wiederum mit paarweise angeordneten Saokbobrungen 18 b fluchten. Diese sind wiederum duroh eine ümfangsnut 19 b miteinander verbunden, welohe zu beiden Seiten vom Saokbohrungspaar 18 b zu Bobrungapaaren 20 b führt, die das Käfigrohr 15 b durchdringen, worauf sioh die Anordnung und Ausbildung der Bobrungen, Saokbohrungen und Umfangenuten entsprechend dem Käfigrohr 15 a wiederholt.

Somit besitzen die Käfigrohre 15 a, 15 b, 15 o, 15 d und 15 β,νοη ihren Durohmesseruntersohieden abgesehen, die gleiche Ausbildung.

Bei der im Ausführungabeiapiel in Pfeilriohtung angegebenen Strömungsriohtung gelangt das Medium je naob der Position des Kolbens 8 über eine mehr oder weniger große Anzahl Bohrungen 17 des Käfigmantels 16 in die Saokbohrungen 18 a. Dort werden die Medienströme um 90° umgelenkt und treffen innerhalb der die Saokbohrungen paarweise direkt miteinander verbindenden Ümfangsnut 19 a aufeinander, werden in Teilströme entlang der Umfangenut 19 a zu Bohrungen 20 a geleitet, treffen auf in entgegengesetzter Richtung fließende Teilströme aus benaobbarten Saokbohrungapaaren 18 a und gelangen duroh die im Auftreffbereiah, alao auf halber Streoke zwisohen benachbarten Saokbobrungspaaren 18 a angeordnete Bohrungen 19 a zu Saokbobrungspaaren 18 b im naobfolgenden Käfigrohr 15 b, von dort über Umfanganuten 19 b zu Bonrungspaaren 20 b und unter laufendem erneutem Aufeinandertreffen und Aufteilen iohlieflliob übtr Bohrungen 20 ·

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zum Innern der Ventilkammer 4 und von dort aus über die Auslaßöffnung 3 in ein nicht dargestelltes leitungssystem.

Das erfindungsgemäße Regelventil zeichnet sioh durch einen großen Anwendungsbereich und eine hohe dynamische Stabilität aus und arbeitet mit einem geringen Geräusohpegel. Es besitzt einen großen Arbeitsbereich, ist veraohleißunempfindlloh und erfordert deshalb eine geringe Wartung. Inabesondere läßt sioh das erfindungsgemäße Regelventil bei verhältnismäßig geringer Dimensionierung und begrenzter Anzahl der ineinander geschaohtelten Käfigrohre mit einer großen Anzahl hintereinander angeordneter Druokreduzierungsstufen ausstatten, da innerhalb eines jeden Käfigrohrs wiederholt Teilströme senkreoht aufeinander treffen, bevor sie zum näohsten Käfigrohr weitergeleitet werden.

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Claims

Patentansprüche:

.y Regelventil mit einem als Kolben ausgebildeten Absperr- ^ körper, der innerhalb eines Käfigs verschiebbar angeordnet ist, wobei der Käfig mehrere hohlzylindrisohe, in einer konzentrischen Anordnung flüssigkeitsdioht ineinander gesohaohtelte Käfigrohre aufweist, in denen Bohrungen vorhanden sind, die mit Bohrungen in benaobbarten Käfigrobren verbunden sind, daduroh gekennzeichnet, daß in den Käfigrohren (15) neben Bohrungspaaren (20) Sackbohrungspaare (18) angeordnet sind, wobei die Bohrungspaare (20) und die Sackbohrungapaare (18) des gleioben Käfigrohrs (15) über Umfanganuten (19) miteinander in Verbindung stehen und die Bohrungspaare (20 a bzw. 20 b bzw. 20 ο bzw. 2Od) des einen Käfigrohrs (15 a bzw. 15 b bzw. 15 ο bzw. 15 d) mit den Saokbohrungspaaren (18 b bzw. 18 ο bzw. 18 d bzw. 18 e) des benachbarten Käfigrohrs (15 b bzw. 15 ο bzw. 15 d bzw. 15 θ) mindestens teilweise fluohten.
2. Regelventil naob Anspruoh 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Saokbohrungen eines Saokbohrungspaares (18) durch die Umfangsnut (19) so miteinander verbunden sind, daß Medienströme aus den beiden Saokbohrungen aufeinander treffen und zu beiden Seiten des Saokbohrungspaares (18) auseinander strömen, um erneut auf Medienteilströme benachbarter Saokbohrungspaare (18) dort aufeinander zu treffen-, wo das Käfigrohr (15) durchdringende Bohrungspaare (20) so angeordnet sind, daß die aufeinander treffenden Medienteilströme erneut aufgeteilt werden, ihre Teilströme die das Käfigrohr (15) durchdringende Bohrungen passieren, in fluoh-

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tende Saokbonrungen gelangen» um von dort aus auf andere Teilströrne erneut auf zutreffen.
3. Regelventil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sackbohrungen der Sackbohrungspaare (18) etwas tiefer in das Käfigrohr (15) eindringen als die Umfangsnuten (19).

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