DE3437395C2

DE3437395C2 -

Info

Publication number: DE3437395C2
Application number: DE3437395A
Authority: DE
Inventors: Seiji Kamakura Kanagawa Jp Yamaki; Shigehiro Kanagawa Jp Kawai; Shozo Chigasaki Kanagawa Jp Kanamori
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1983-10-15
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3437395A1; JPS62395B2; AU3003584A; US4742987A; AU565063B2; JPS6084482A

Description

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

Die japanische Patentanmeldung 54-69 880 zeigt ein derartiges Ventil, bei dem ein zylindrischer Schließ körper mit einem halbkugelförmigen Kopf auf Grund seiner Bewegung senkrecht zu einem Venturirohr den Durchgang des Mediums steuert. Ausgedehnte Versuche bei der Ver wendung 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 Fig. 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 Ventil charakteristik zusätzlich von dem Differenzdruck und der Reynolds-Zahl des durchfließenden Fluids abhängt. Diese instabile Regelcharakteristik beeinträchtigt beträcht lich 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 aus üben kann. Durch diese Kerbe wird eine taschenförmige Ausnehmung geschaffen, die die ansonsten auftretenden Turbulenzen des durchfließenden Mediums puffert bzw. unterdrückt und die Regelkennlinie stabil macht. Die durch die Kerbe bzw. die taschenförmige Ausnehmung hervorgerufenen Wirkungen unterscheiden sich gering fügig je nachdem, ob diese Kerbe stromaufwärts oder stromabwärts in dem halbkugelförmigen Kopf des Schließ körpers angeordnet ist. Im ersten Fall kann sowohl die Durchflußkapazität, d. h. der C_v-Wert, verbessert als auch die negative Regelcharakteristik vermieden werden. Im letzteren Fall wird lediglich die negative Regel charakteristik eliminiert.

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

Fig. 1 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Durchflußcharakteristik eines bekannten Ventils und eines Ventils gemäß der Er findung;

Fig. 2 einen axialen Längsschnitt durch das Ventil gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Ansicht des Schließkörpers von unten;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 2 bei voll ständig geöffnetem Ventil; und

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

In Fig. 1 ist gestrichelt die Regelcharakteristik eines bekannten Ventils und mit einer ausgezogenen Linie die Regelcharakteristik des erfindungsgemäßen Ventiles dar gestellt. Hierbei ist der C_v-Wert über dem prozentualen Öffnungsgrad des Ventils aufgetragen.

Gemäß den Fig. 2 und 3 umfaßt das Ventil ein Ventil gehäuse 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 er weiternde Abschnitte 12 a und 12 b, die sich ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des Drosselabschnittes 11 in Richtung auf einen Fluideinlaß und einen Fluid auslaß entsprechend erweitern, wobei die Bohrung eine Durchflußstrecke gemäß einem Venturirohr vorgibt. Die Länge des Drosselabschnitts 11 kann irgendeinen ge wünschten Wert aufweisen und bis auf Null heruntergehen. Das Ventiloberteil 2 umgibt ein Stopfglied 20 und ist mit dem Ventilgehäuse 1 durch eine Dehnschraube 21 ver bunden. 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 Ver bindung 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 ausgewählten Material hergestellt sein, um die Verwendung irgendeines speziellen Fluids zu er möglichen.

Der halbkugelförmige Kopf 31 des Schließkörpers 30 ist mit einer Kerbe 37 versehen, durch die eine zurück versetzte 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 der Kerbe 37 sind in Fig. 4 näher dar gestellt. Allgemein soll die Breitenabmessung 1 in axialer Richtung der Fließstrecke den halben Durchmesser der Ventilstange 3 bzw. des Schließkörpers 30 nicht über schreiten, um sicherzustellen, daß der verbleibende Teil des halbkugelförmigen Kopfes 31 noch über einen Durch messerumfang einen Kontakt mit der Wand der Durchfluß strecke herstellt. Die Länge D der Kerbe 37 soll vor zugsweise größer als ein halber Durchmesser des Schließ körpers 30 sein, um eine befriedigende Wirkung zu er zielen. Die Breite l und die Länge D sind so zu wählen, daß, wenn die Breite groß genug ist, die Länge ent sprechend klein sein kann und umgekehrt. Wenn keine Kerbe vorgesehen wird, so wird in der Steueröffnung 15 eine komplizierte Konfiguration gebildet, die die uner wünschten Effekte beim Durchfluß des Mediums hervor ruft.

Fig. 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 anzu bringen.

Claims

1. Ventil mit gerader Durchflußstrecke in Form eines Venturi rohres mit einem sich, ausgehend von einem Eingang, ver engenden Abschnitt und einem sich in Richtung auf einen Ausgang erweiternden Abschnitt, einem dazwischen angeord neten 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 herausbeweg bar 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 gekenn zeichnet, daß die Tiefe (l) der Kerbe (37) kleiner als der Krümmungsradius des halbkugelförmigen Kopfes (31) ist.

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

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

5. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Kerbe (37) stromaufwärts an dem zylindrischen Schließ körper (30) angeordnet ist.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Kerbe (37) stromabwärts an dem zylindrischen Schließ körper (30) angeordnet ist.

7. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der halbkugelförmige Kopf (31) zu beiden Seiten einer die Achse des zylindrischen Schließkörpers (30) enthalten den Ebene mit einer Kerbe (37) versehen ist.

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