DE3437395A1

DE3437395A1 - Ventil

Info

Publication number: DE3437395A1
Application number: DE19843437395
Authority: DE
Inventors: Shozo Chigasaki Kanagawa Kanamori; Shigehiro Kanagawa Kawai; Seiji Kamakura Kanagawa Yamaki
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1983-10-15
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE3437395C2; AU3003584A; JPS6084482A; US4742987A; AU565063B2; JPS62395B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ventil nach dem, Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Die japanische Patentanmeldung-Nr. 54-69 880 zeigt ein derartiges Ventil, bei dem ein zylindrischer Schließkörper mit einem halbkugelförmigen Kopf auf Grund seiner Bewegung senkrecht zu einem Venturirohr den Durchgang des Mediums steuert. Ausgedehnte Versuche bei der Verwendung dieses Ventils haben gezeigt/ daß im Betrieb ein Inversionsphänomen auftritt, wobei sich dieses speziell im Öffnungsbereich unmittelbar vor Erreichen der völlig geöffneten Stellung bemerkbar macht.

Dieses Phänomen wird durch die gestrichelte Kurve in Figur 1 veranschaulicht, in der die Fließgeschwindigkeit über dem Hub des Schließkörpers aufgetragen ist. Es ist erkennbar, daß im Öffnungsbereich zwischen 80 und 85% eine negative Regelcharakteristik besteht. Hierbei wurde ferner festgestellt, daß diese instabile Ventilcharakteristik zusätzlich von dem Differenzdruck und der Reynolds-Zahl des durchfließenden Fluids abhängt. Diese instabile Regelcharakteristik beeinträchtigt beträchtlich das Steuerverhalten des Ventils.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Ventil der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß dieses instabile Regelverhalten nicht auftritt. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Ventils sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird der halbkugelförmige Kopf des zylindrischen Schließkörpers mit einer Kerbe versehen, wobei die Tiefe dieser Kerbe so gewählt ist, daß der Kopf des Schließkörpers noch seine Schließfunktion ausüben kann. Durch diese Kerbe wird eine taschenförmige Ausnehmung geschaffen, die die ansonsten auftretenden

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Turbulenzen des durchfließenden Mediums puffert bzw. unterdrückt und die Regelkennlinie stabil macht. Die durch die Kerbe bzw. die taschenförmige Ausnehmung hervorgerufenen Wirkungen unterscheiden sich geringfügig je nachdem, ob diese Kerbe stromaufwärts oder stromabwärts in dem halbkugelförmigen Kopf des Schließkörpers angeordnet ist. Im ersten Fall kann sowohl die Durchflußkapazität, d.h. der C -Wert, verbessert als auch die negative Regelcharakteristik vermieden werden. Im letzteren Fall wird lediglich die negative Regelcharakteristik eliminiert.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventils näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Durchflußcharakteristik eines bekannten Ventils und eines Ventils gemäß der Erfindung;

Figur 2 einen axialen Längsschnitt durch das Ventil gemäß der Erfindung;

Figur 3 eine Ansicht des Schließkörpers von unten; Figur 4 einen Ausschnitt aus Figur 2 bei vollständig geöffnetem Ventil; und

Figur 5 Ansichten verschiedener Ausführungsformen des Schließkörperkopfes von der Seite und von unten.

In Figur 1 ist gestrichelt die Regelcharakteristik eines bekannten Ventils und mit einer ausgezogenen Linie die Regelcharakteristik des erfindungsgemäßen Ventiles dargestellt. Hierbei ist der C -Wert über dem prozentualen Öffnungsgrad des Ventils aufgetragen.

Gemäß den Figuren 2 und 3 umfaßt das Ventil ein Ventilgehäuse 1, ein Ventiloberteil 2 und eine Ventilstange 3. Eine Auskleidung 10 ist in dem Ventilkörper 1 angebracht

und mit diesem, verklebt. Die Bohrung der Auskleidung 10 umfaßt einen zentralen Drosselabschnitt 11 und sich erweiternde Abschnitte 12a und 12b, die sich ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des Drosselabschnittes 11 in Richtung auf einen Fluideinlaß und einen Fluidauslaß entsprechend erweitern, wobei die Bohrung eine Durchflußstrecke gemäß einem Venturirohr vorgibt. Die Länge des Drosselabschnittes 11 kann irgendeinen gewünschten Wert aufweisen und bis auf Null heruntergehen.

Das Ventiloberteil 2 umgibt ein Stopfglied 20 und ist mit dem Ventilgehäuse 1 durch eine Dehnschraube 21 verbunden. Das Oberteil schließt eine in dem Ventilgehäuse gebildete Ausnehmung 13 ab, wobei sich das Stopfglied 20 dichtend an einem Sitz 14 abstützt, der seitlich in der Auskleidung 10 angeordnet ist. Die Ventilstange 3 durchsetzt eine in einem Seitenteil der Auskleidung 10 angeordnete öffnung ebenso wie die Ausnehmung 13. Sie weist einen zylindrischen Schließkörper 30 mit einem halbkugelförmigen Kopf 31 auf, und sie besitzt ferner an ihrem anderen Ende ein Kupplungsgewinde 32 zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung. Die Ventilstange 3 ist in einer zentralen Ausnehmung des Ventiloberteils 2 geführt und durch eine Packung 33 und eine Stopfbuchse 34 abgedichtet. Die Stopfbuchse 34 ist mit einem Ansatz 35 versehen, um sicherzustellen, daß die Ventilstange 3 nur axial hin- und herbewegt werden kann, ohne daß eine Rotation erfolgen kann. Die Auskleidung 10, das Stopfglied 20 und der.Schließkörper 30.können aus einem entsprechend ausgewähltem Material hergestellt sein, um die Verwendung irgendeines speziellen Fluids zu ermöglichen.

Der halbkugelförmige Kopf 31 des Schließkörpers 30 ist mit einer Kerbe 37 versehen, durch die eine zurückversetzte Oberfläche senkrecht zur axialen Fließrichtung des Mediums vorgegeben wird. Die Kerbe 37 definiert eine tiefe taschenförmige Ausnehmung in der Fließstrecke, wenn das Ventil im wesentlichen vollständig geöffnet ist.

Die Abmessungen <ier Kerbe 37 sind in Figur 4 näher dargestellt. Allgemein soll die Breitenabmessung 1 in axialer Richtung der Fließstrecke den halben Durchmesser der Ventilstange 3 bzw. des Schließkörpers 30 nicht überschreiten, um sicherzustellen, daß der verbleibende Teil des halbkugelförmigen Kopfes 31 noch über einen Durchmesserumfang einen Kontakt mit der Wand der Durchflußstrecke herstellt. Die Länge D der Kerbe 37 soll vorzugsweise größer als ein halber Durchmesser des Schließ— körpers 30 sein, um eine befriedigende Wirkung zu erzielen. Die Breite 1 und die Länge D sind so zu wählen, daß, wenn die Breite groß genug ist, die Länge entsprechend klein sein kann und umgekehrt. Wenn keine Kerbe vorgesehen wird, so wird in der Steueröffnung 15 eine komplizierte Konfiguration gebildet, die die unerwünschten Effekte beim Durchfluß des Mediums hervorruft.

Figur 5 zeigt verschiedene Modifikationen des Kopfes 31 an dem Schließkörper 30. Jede der dort dargestellten Kerben kann sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts am Kopf des Schließkörpers angeordnet sein; es genügt aber eine einzige Kerbe auf einer der beiden Seiten, um in Abhängigkeit von den Spezifikationen des Ventils die gestellten Anforderungen zu erfüllen. Ferner ist es möglich, unterschiedlich geformte Kerben zu beiden Seiten der Durchflußstrecke an dem Schließkörper anzubringen.

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Claims

YAMATAKE-HONEYWELL CQ. LTD. 11. Oktober 1984 12-19 Shibuya, 2-Chome, 98005931 DE Shibuya-ku Hz/ep Tokyo, Japan 150 Ventil Patentansprüche:

1. Ventil mit gerader Durchflußstrecke in Form eines Venturirohres mit einem sich, ausgehend von einem Eingang, verengenden Abschnitt und einem sich in Richtung auf einen Ausgang erweiternden Abschnitt, einem dazwischen angeordneten Drosselabschnitt mit gleichbleibendem Querschnitt und mit einem zylindrischen Schließkörper, der einen halbkugelförmigen Kopf aufweist, welcher von der Seite in den Drosselabschnitt hinein- und aus diesem herausbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der halbkugelförmige Kopf (31) mit einer sich quer zur Fließrichtung des Mediums erstreckenden Kerbe (37) versehen ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (1) der Kerbe (37) kleiner als der Krümmungsradius des halbkugelförmigen Kopfes (31) ist.

3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (37) parallel zur Achse des zylindrischen Schließkörpers (30) verläuft.

4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (37) einen spitzen Winkel mit der Achse des zylindrischen Schließkörpers · (30) einschließt.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (37) zusätzlich einen spitzen Winkel mit der Fließrichtung des Mediums bildet.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (37) stromaufwärts an dem zylindrischen Schließkörper (30) angeordnet ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5/ dadurch gekennzeichnet, daß die Kerbe (37) stromabwärts an dem zylindrischen Schließkörper (30) angeordnet ist.

8. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der halbkugelförmige Kopf (31) zu beiden Seiten einer die Achse des zylindrischen Schließkörpers (30) enthaltenden Ebene mit einer Kerbe (37) versehen ist.

9. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (D) der Kerbe (37) parallel zur Achse des Schließkörpers (30) größer als der Krümmungsradius des halbkugelförmigen Kopfes (31) ist.