DE602004006071T2 - Kugelventil mit Geräuschdämpfer - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelventil, das das aufgrund des Durchflusses des Fluids durch die Kugel verursachte Geräuschproblem, vor allem in den Zwischenöffnungsstellungen des Ventils, verhindert.
• Bei Kugelregelventilen (insbesondere zur Gasregelung) ist das Problem einer hohen Geräuschentwicklung, aufgrund der Tatsache, dass dann, wenn das Ventil sich in einer Zwischenstellung befindet, ein Teil der Energie des durch die Kugel und die perforierten Prallregelelemente fließenden Fluids, in Lärm umgewandelt wird, bekannt. Die US 4,530,375 offenbart ein solches Kugelventil mit perforierten Prallelementen. Im Stand der Technik sind Versuche unternommen worden, die Geräuschausbreitung durch Ausstatten des Ventils mit geräuschdämmenden Schutzeinrichtungen zu verhindern. Dies macht das Ventil sperriger, führt aber nicht in jedem Fall zu völlig befriedigenden Ergebnissen, denn das Fluid selbst trägt dazu bei, dass der Lärm entlang der Rohrleitung und dann aus dem Ventil und den geräuschdämmenden Schutzeinrichtungen um das Ventil selbst hinaus wandert.
• Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die zuvor genannten Nachteile mittels eines Kugelregelventils zu vermeiden, das den Lärm, der von dem durch es hindurch fließenden Fluid erzeugt wird, so gut wie möglich verhindert.
• Mit Blick auf das obige Ziel ist in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, ein Kugelregelventil für einen Fluidstrom entwickelt worden, bei dem eine Kugel drehbar ist, um einen Durchlass in ihr aus einer Endstellung voller Öffnung des Ventils in eine Endstellung vollständiger Schließung des Ventils und zurück zu bringen, wobei in dem Durchlass perforierte Prallelemente vorhanden sind, die zumindest in einer Zwischenstellung zwischen den Endstellungen von einem Fluidstrom passiert werden, wobei die perforierten Prallelemente zwei perforierte Metallbleche umfassen, zwischen denen eine für das Fluid permeable Lage angeordnet ist.
• Zur besseren Erklärung der innovativen Prinzipien der vorliegenden Erfindung und der Vorteile, die sie gegenüber dem Stand der Technik bietet, wird eine diese Prinzipien anwendende mögliche Ausführungsform im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen:
• ist 1 eine Draufsicht im Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Ventils;
• stellt 2 ein Detail des Ventils aus 1 in einem vergrößerten Maßstab dar.
• Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ist in 1 ein Kugelventil für Fluide (insbesondere für Gase) gezeigt, das die Prinzipien der Erfindung anwendet und allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das Ventil 10 umfasst ein Gehäuse 11 mit koaxialen Einlass- 12 und Auslassanschlussstücken 13 und einer An-Aus-Kugel 14, die abdichtend um eine Achse 15 drehbar ist, um einen Durchlass 16 in ihr aus einer Stellung voller Öffnung des Ventils, in der der Durchlass mit den Ein- und Auslassrohrleitungen fluchtet, in eine Stellung vollständiger Schließung des Ventils zu bringen, in der der Durchlass quer zu den Ein- und Auslassrohrleitungen angeordnet ist. In 1 ist das Ventil mit der Kugel in einer Zwischenstellung zwischen den Endstellungen gezeigt.
• Innerhalb des Durchlasses 16 sind Prallelemente oder Bleche 17 vorhanden, die zur Durchlassachse geneigt angeordnet sind. Wie aus 2 besser ersichtlich, sind die Prallelemente jeweils aus zwei perforierten Metallblechen 18, 19 gebildet, zwischen denen eine für das Fluid permeable Schicht 20 angeordnet ist. Die Schicht hat eine derartige Struktur, dass sie einen Durchtritt des Fluids durch eine große Mehrzahl von auch gewundenen Durchlässen gestattet.
• Das Material der Schicht 20 wird so ausgesucht, dass es für den durch das Ventil strömenden Fluidtyp passend ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Schicht aus Fasern, insbesondere aus chaotisch angeordneten Metallfasern, die eine Struktur ähnlich der von Stahlwolle haben.
• Wie in 1 gezeigt, sind zusätzlich zur Neigung die gegenüberliegenden Enden der Prallelemente geschlossen und erscheinen aus entgegengesetzten Öffnungen des Durchlasses 16. In einer voll geöffneten Stellung des Ventils (und in der Nähe dieser Stellung) sind die freien Enden der Prallelemente so angeordnet, dass sie den Ein- und Auslassanschlussstücken des Ventils zugewandt sind, so dass zumindest der Großteil des durch den Durchlass 16 fließenden Fluidstroms die Außenfläche der Prallelemente leicht berührt und sich parallel zwischen einem Prallelement und dem nächsten bewegt, anstatt sie zu durchqueren. Wenn die Kugel in Richtung der vollständig geschlossenen Stellung gedreht wird, wird der Strom gezwungen, durch die Prallelemente zu fließen. Bei diesem Durchtritt und durch eine kombinierte Wirkung sowohl der perforierten Metallbleche als auch des Zwischenmaterials entsteht ein Druckabfall in dem Fluid, während ein Teil der Energie von dem Zwischenelement absorbiert wird. Es wurde festgestellt, dass dies das Auftreten einer sehr hohen Lärmreduktion ermöglicht, wobei die Dämmeinrichtung unmittelbar dort wirkt, wo der Lärm erzeugt wird. Die Zwischenschicht ist dazu in der Lage, einen Druckgradienten zu erzeugen, ohne zuviel Lärm an die Umgebung abzugeben.
• An diesem Punkt ist es offensichtlich, dass die angestrebten Ziele erreicht wurden durch Bereitstellen eines Ventils, das ein zufriedenstellend reduziertes Geräuschmaß verglichen mit bekannten Regelventilen selbst dann erzeugt, wenn es hohen Strömungen und starken Regelungen ausgesetzt ist.
• Offensichtlich ist die obige Beschreibung einer Ausführungsform, die die innovativen Prinzipien der vorliegenden Erfindung anwendet, nur als Beispiel angegeben und darf nicht als eine Einschränkung des Schutzbereichs der hier beanspruchten Patentrechte verstanden werden. Zum Beispiel kann die Gestalt der perforierten Metallbleche, die das „Sandwich" bilden, die Anzahl und Form der Löcher, die Dicke und das poröse Material abhängig vom Einsatz variieren und außerdem können die Eigenschaften des allgemein „porösen" oder permeablen Materials, das zwischen den Metallblechen angeordnet ist, unterschiedlich sein, um die Energiedissipation zu unterstützen und den Lärm abzubauen.

Claims (6)

1. Kugelregelventil für einen Fluidstrom, in dem eine Kugel (14) drehbar ist, um einen Durchlass (16) in ihr aus einer Endstellung voller Öffnung des Ventils in eine Endstellung vollständiger Schließung des Ventils und zurück zu bringen, wobei in dem Durchlass (16) perforierte Prallelemente (17) vorhanden sind, die zumindest in einer Zwischenstellung zwischen den Endstellungen von einem Fluidstrom passiert werden, und wobei zumindest ein Teil des Fluidstroms zwischen einem Prallelement und dem nächsten ohne Durchqueren derselben passieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierten Prallelemente (17), deren entgegengesetzte Enden verschlossen sind, zwei perforierte Metallbleche (18, 19) umfassen, zwischen denen eine für das Fluid permeable Schicht (20) angeordnet ist.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (20) eine nachgiebige Schicht ist.
3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (20) aus chaotisch angeordneten Fasern gebildet ist.
4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern aus Metallmaterial sind.
5. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Stahlwolle besteht.
6. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallelemente geneigt zur Achse des Durchlasses (16) angeordnet sind und entgegengesetzte Enden haben, die aus entgegengesetzten Öffnungen des Durchlasses für einen Fluideinlass und -auslass hervortreten, so dass in der Nähe der vollständig geöffneten Stellung das Fluid den Durchlass (16) unter leichtem Berühren der Außenfläche der Prallelemente passiert und hauptsächlich zwischen einem Prallelement und dem nächsten passiert, anstatt sie zu durchqueren.