DE3844673A1 - Durchflussbegrenzer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchflußbegrenzer für in Lei­ tungen strömende Medien, mit einem Steuerkegel, der sich in einem in Strömungsrichtung konisch erweiternden Gehäusehohl­ raum befindet, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Steuerke­ gel ein Ringspalt gebildet ist.

Solche Durchflußbegrenzer sind bereits z.B. aus der DE-PS 20 60 751 bekannt. Diese Durchflußbegrenzer haben jedoch einen vergleichsweise komplizierten Aufbau und sind insbe­ sondere hinsichtlich des Durchströmungsgeräusches noch ver­ besserungswürdig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Durchfluß­ begrenzer der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Geräuschentwicklung reduziert ist und bei dem trotzdem ein einfacher Aufbau vorhanden ist. Dabei soll auch die Ver­ schmutzungsgefahr reduziert sein.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindunggemäß insbesondere vorgeschlagen, daß die Außenseite des Steuerkegels und/oder die sich in Strömungsrichtung erweiternde Innenseite des Ge­ häuses ringstufen- oder kaskadenförmige Abstufungen aufwei­ sen.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß derarti­ ge Abstufungen an der Außenseite des Steuerkegels und/oder an der dem Steuerkegel benachbarten Innenseite des Gehäuses zu einer Verminderung der Fließgeschwindigkeit des den Durchflußbegrenzer durchströmenden Mediums und vor allem zu einer erheblichen Geräuschreduzierung führt. Mit einem so ausgebildeten Durchflußbegrenzer läßt sich auch bei Durch­ flußmengen von beispielsweise 12 l/min noch eine gute, redu­ zierte Geräuschentwicklung in den gewünschten Grenzbereichen erreichen. Auch ist die Austrittsgeschwindigkeit an der Aus­ laßseite des erfindungsgemäßen Durchflußbegrenzers entspre­ chend gering.

Darüber hinaus sind die genannten Abstufungen an der Außen­ seite des Steuerkegels und/oder an der Innenseite des Ge­ häuses mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellbar.

Zweckmkäßig ist es, wenn insbesondere die äußeren, in den Ringspalt ragenden Kanten zwischen den Stufen und den an­ grenzenden Axialflächen von Steuerkegel und/oder Gehäuse scharfkantig ausgebildet sind. Durch diese scharfen Kanten am Gehäuse und/oder insbesondere am Steuerkegel wird die Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit und die ver­ gleichsweise geringe Geräuschbildung bei dem erfindungsge­ mäßen Durchflußbegrenzer noch zusätzlich begünstigt.

Eine vorteilhafte Ausführung gemäß der Erfindung sieht vor, daß die axialen Höhen der einzelnen Abstufungen von Steuer­ kegel und/oder Gehäuse im Vergleich zu der in Strömungsrich­ tung sich jeweils anschließenden Abstufung kleiner ausge­ bildet sind, d.h., daß die axialen Höhen der einzelnen Ab­ stufungen in Strömungsrichtung zunehmen. Durch die einzelnen Abstufungen verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit in Strömungsrichtung. Da die abströmseitigen Abstufungen zuneh­ mend größere axiale Höhen aufweisen, paßt sich der zur Ver­ fügung stehende Durchtrittsquerschnitt besser der geringer­ werdenden Durchflußgeschwindigkeit an.

Bei einem Durchflußbegrenzer mit einem am Steuerkegel be­ findlichen Flansch oder Ringflansch mit Durchtrittsöffnun­ gen, ist nach einer Weiterbildung vorgesehen, daß die Durch­ trittsöffnungen in dem Steuerkegelflansch als Ringschlitze ausgebildet sind. Durch diese Ringschlitze ist ein größerer Durchlaßquerschnitt vorhanden, und durch den damit vermin­ derten Rückstau ergeben sich im Bereich des Drosselkörpers günstigere Regeleigenschaften. Weiterhin trägt auch dies mit dazu bei, die Verstopfungsgefahr durch Feststoffe zu redu­ zieren. Vorteilhafterweise sind die Austrittskanten der Durchtrittsöffnungen in dem Steuerkegelflansch scharfkantig ausgebildet. Durch diese Maßnahme wird eine geringere Ge­ räuschentwicklung erzielt. Zur Geräuschminderung trägt auch bei, wenn nach einer Weiterbildung der Erfindung die Außen­ seite des Steuerkegels oder die konische Innenseite des Ge­ häuses eine aufgerauhte Oberfläche aufweist.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weite­ ren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfin­ dung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Figuren noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Durchflußbegrenzer mit ringstufenförmigen Ab­ stufungen am Steuerkegel und an dem benachbarten Be­ reich des Gehäuses,

Fig. 2 den Steuerkegel aus Fig. 1 in einer einströmseitigen Draufsicht,

Fig. 3 den Steuerkegel des Durchflußbegrenzers aus Fig. 1 und 2 in einem halbseitigen Längsschnitt mit ring­ stufenförmigen Abstufungen an seiner Außenseite,

Fig. 4 einen halbseitig im Schnitt gehaltenen Durchfluß­ begrenzer, dessen Steuerkegel in seiner Außenseite eine aufgerauhte Oberfläche und dessen Gehäuse im Bereich des Steuerkegels ringstufenförmige Abstu­ fungen haben,

Fig. 5 das Gehäuse des Durchflußbegrenzers aus Fig. 4 in einem Längsschnitt und

Fig. 6 das Gehäuse des Durchflußbegrenzers aus Fig. 4 und 5 in einer einströmseitigen Draufsicht.

Ein in Fig. 1 gezeigter Durchflußbegrenzer 110 ist in ein Zwischenadapter-Gehäuse 2 eingebaut. Er weist im wesent­ lichen ein Innengehäuse 3 mit einer zylindrischen Ausnehmung 4, einen dort eingesetzten, ringförmigen Drosselkörper 5 und einen Steuerkegel 6 auf.

Der Drosselkörper 5 liegt mit einer Ringfläche auf dem Ab­ satz 7 der Ausnehmung 4 auf, wobei diese Auflage einerseits eine Abdichtung und andererseits auch eine Schiebeauflage für radiale Bewegungen des Drosselkörpers 5 bildet. Inner­ halb des Ringbereiches im außenrandnahen Bereich des Dros­ selkörpers 5 sind Durchgangsöffnungen 8 vorgesehen, die hier als radial nach außen hin randoffene Nuten 9 ausgebildet sind.

Durch Verformen dieses Drosselkörpers 5 in Abhängigkeit der beim Durchströmen gebildeten Druckdifferenz wird die Durch­ flußmenge weitgehend unabhängig von dem in der Zuleitung herrschenden Druck konstant gehalten.

Der Steuerkegel 6 hat entgegen der Strömungsrichtung als Fortsetzung einen Zapfen 10, der in den Drosselkörper 5 hineinragt. Zwischen diesem Zapfen 10 und dem Drosselkörper 5 befindet sich der Steuerspalt 11.

Der Steuerkegel 6 weist an seinem abströmseitigen Ende einen Ringflansch 12 mit Durchtrittsöffnungen 13 auf (vgl. Fig. 2 und 3). Diese Durchtrittsöffnungen sind nun als Ringschlitze ausgebildet, die auf einem Kreisbogen angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel weist der Ringflansch sechs solcher Durchtrittsöffnungen 13 auf.

Insgesamt ist durch diese der gesamte Durchlaßquerschnitt in diesem Bereich vergrößert, so daß der Rückstau im Bereich des Steuerspaltes geringer ist und sich somit günstigere Regeleigenschaften in diesem Bereich ergeben. Weiterhin trägt auch diese Maßnahme dazu bei, daß die Verstopfungs­ gefahr durch im Wasser mitgeführte Feststoffe reduziert ist. Die Austrittskanten 14 der Ringflansch-Durchtrittsöffnungen 13 sind scharfkantig ausgebildet, wodurch ein besseres Aufreißen des Wasserstrahles erfolgt und auch eine Geräusch­ minderung.

Wie in Fig. 4 durch Punkte gekennzeichnet, kann die Außen­ seite des Steuerkegels 6 (gegebenenfalls auch die konische Innenseite des Gehäuses 3) eine aufgerauhte Oberfläche auf­ weisen. Dies erhöht die Adhäsion und dient auch zur Geräuschminderung.

In Fig. 1 ist der Durchflußbegrenzer 1 in ein Zwischenadap­ ter-Gehäuse 2 eingesetzt, welches mit einer Auslaufarmatur verbunden werden kann. Abströmseitig kann an das Zwischen­ adapter-Gehäuse z.B. ein Strahlregler angeschraubt werden.

In Fig. 4 ist ein halbseitig im Schnitt gehaltener Durch­ flußbegrenzer 100 gezeigt, der ebenso wie der Durchflußbe­ grenzer 1 aus Fig. 1 in ein Zwischenadapter-Gehäuse 2 einge­ baut und ähnlich wie der Durchflußbegrenzer 1 ausgebildet ist. Auch der Durchflußbegrenzer 100 weist im wesentlichen ein Innengehäuse 3 auf, in dessen zuströmseitige zylin­ drische Ausnehmung 4 ein ringförmiger Drosselkörper 5 aus vorzugsweise weichelastischem Material einsetzbar ist. In den Drosselkörper 5 greift ebenfalls ein Zapfen 10 ein, der zusammen mit dem Drosselkörper 5 einen von der Einlaufseite nach der Auslaufseite des Begrenzers 100 hin verlaufenden Durchlaufringraum 11 bildet.

Zur Verminderung des Geräuschpegels weist die Außenseite des Steuerkegels 6 eine aufgerauhte Oberfläche und die sich in Strömungsrichtung erweiternde Innenseite des Gehäuses 3 ringstufen- oder kaskadenförmige Abstufungen 18 auf. Dabei liegen die Stufen 19 der Abstufungen 18 jeweils in einer etwa quer zur Strömungsrichtung angeordneten Ebene, während die die Stufen 19 miteinander verbindenden Axialflächen 20 an der Gehäuse-Innenseite etwa in Strömungsrichtung angeord­ net sind.

Wie aus Fig. 4 gut erkennbar ist, nehmen die axialen Höhen in Strömungsrichtung zu. Durch die Abstufungen vermindert sich die Fließgeschwindigkeit des den Durchflußbegrenzer durchströmenden Mediums und damit vor allem auch der Ge­ räuschpegel des Durchflußbegrenzers 100. Da die abström­ seitigen Abstufungen zunehmend größere axiale Höhen usw. aufweisen, paßt sich der zur Verfügung stehende Durchtritts­ querschnitt besser der geringer werdenden Durchflußgeschwin­ digkeit an. An der Auslaufseite des erfindungsgemäßen Durch­ flußbegrenzers 100 ist die Austrittsgeschwindigkeit des den Durchflußbegrenzer 100 durchströmenden Mediums entsprechend gering.

In Fig. 5 ist das Innengehäuse 3 des Durchflußbegrenzers 100 aus Fig. 4 in einem Längsschnitt dargestellt. Deutlich zu erkennen ist, daß insbesondere die äußeren, in den Ringspalt 21 ragenden Kanten zwischen den Stufen 19 und den angrenzen­ den Axialflächen 20 des Gehäuses 3 scharfkantig ausgebildet sind. Durch diese zwischen den Stufen 19 und den Axial­ flächen 20 gebildeten scharfen Kanten werden zahlreiche Strömungsabrisse erzeugt, die eine Verminderung der Durch­ flußgeschwindigkeit und des mit dem Betrieb des Durchfluß­ begrenzers 100 verbundenen Geräuschpegels begünstigen.

In den Fig. 5 und 6 ist auch die einströmseitig angeordnete zylindrische Ausnehmung 4 für den Drosselkörper 5 zu sehen, die einerseits eine Abdichtung und andererseits eine Schie­ beauflage für die radialen Bewegungen des Drosselkörpers 5 bildet. Auch der Drosselkörper 5 weist an seinem außenrand­ nahen Bereich als radial nach außen hin randoffene Nuten 9 ausgebildete Durchgangsöffnungen 8 auf, durch die der Dros­ selkörper 5 in seiner Nachgiebigkeit und Elastizität sowie in seiner Steuerkennlinie auch bei kleineren Drücken ver­ bessert wird.

Der in Fig. 1 halbseitig längsgeschnittene Durchflußbegren­ zer 110 weist an der Außenseite seines Steuerkegels 6 sowie an der sich in Strömungsrichtung erweiterenden Innenseite seines Gehäuses 3 ringstufenförmige Abstufungen 18 auf. Dabei sind die Abstufungen 18 des Gehäuses 3 gegenüber den Abstufungen 18′ des Steuerkegels 6 versetzt angeordnet. Sowohl die einzelnen Abstufungen 18′ des Steuerkegels 6 als auch die Abstufungen 18 des Gehäuses 3 nehmen in ihren axialen Höhen in Strömungsrichtung zu.

Aus der in Fig. 2 dargestellten Draufsicht des Steuerkegels 6 des Durchflußbegrenzers 110 ist zu entnehmen, daß die am Ringflansch 12 seines Steuerkegels 6 vorgesehenen Durch­ trittsöffnungen 13 ebenfalls als Ringschlitze ausgebildet sind, die auf einem Kreisbogen angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise werden sowohl der Steuerkegel 6 als auch das Gehäuse 3 im wesentlichen aus Kunststoff hergestellt.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (14)

1. Durchflußbegrenzer für in Leitungen strömende Medien, mit einem Steuerkegel, der sich in einem in Strömungs­ richtung konisch erweiternden Gehäusehohlraum befindet, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Steuerkegel ein Ring­ spalt gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Steuerkegels (6) und/oder die sich in Strömungsrichtung erweiternde Innenseite des Gehäuses (3) ringstufen- oder kaskadenförmige Abstufungen (18, 18′) aufweisen.

2. Durchflußbegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stufen (19) der Abstufungen (18, 18′) je­ weils in einer etwa quer zur Strömungsrichtung angeord­ neten Ebene liegen, und daß die die Stufen (19) mitein­ ander verbindenden Axialflächen (20) von Steuerkegel- Außenseite und/oder Gehäuse-Innenseite etwa in Strö­ mungsrichtung angeordnet sind.

3. Durchflußbegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß insbesondere die äußeren, in den Ring­ spalt (21) ragenden Kanten zwischen den Stufen (19) und den angrenzenden Axialflächen (20) von Steuerkegel (6) und/oder Gehäuse (3) scharfkantig ausgebildet sind.

4. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die zwischen den Stufen (19) und den angrenzenden Axialflächen (20) von Steuerkegel (6) und/oder Gehäuse (3) jeweils gebildeten Kanten abge­ rundet sind.

5. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstufungen (18, 18,) von Steuerkegel (6) und/oder Gehäuse (3) jeweils etwa die gleiche axiale Höhe aufweisen.

6. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstufungen (18, 18,) von Steuerkegel (6) und/oder Gehäuse (3) unterschiedliche axiale Höhen aufweisen.

7. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die axialen Höhen der einzel­ nen Abstufungen (18, 18′) von Steuerkegel (6) und/oder Gehäuse (3) im Vergleich zu der in Strömungsrichtung sich jeweils anschließenden Abstufung größer ausgebildet sind.

8. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die axialen Höhen der einzel­ nen Abstufungen (18, 18′) von Steuerkegel (6) und/oder Gehäuse (3) im Vergleich zu der in Strömungsrichtung sich jeweils anschließenden Abstufung kleiner ausgebildet sind.

9. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Abstufungen (18′) des Steuerkegels (6) gegenüber den Abstufungen (18) des Gehäuses (3) versetzt angeordnet sind.

10. Durchflußbegrenzer nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Steuerkegels (6) oder die sich in Strömungsrichtung erweiterende Innenseite des Gehäuses (3) eine aufge­ rauhte Oberfläche aufweist.

11. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite des Steuer­ kegels (6) eine aufgerauhte Oberfläche und die sich in Strömungsrichtung erweiternde Innenseite des Gehäuses (3) ringstufen- oder kaskadenförmige Abstufungen (18) aufweist.

12. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkegel (6) und vor­ zugsweise auch das Gehäuse (3) im wesentlichen aus Kunststoff sind.

13. Durchflußbegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnungen in dem Flansch oder Ringflansch (12) als Ringschlitze (13) ausgebildet sind.

14. Durchflußbegrenzer nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Austrittskanten (14) der Durchtritts­ öffnungen (13) in dem Flansch oder Ringflansch (12) scharfkantig ausgebildet sind.