DE68905382T2

DE68905382T2 - Einstellbares oder regulierendes ventil.

Info

Publication number: DE68905382T2
Application number: DE8989420193T
Authority: DE
Inventors: Roger Martin
Original assignee: VANATOME
Current assignee: VANATOME
Priority date: 1988-06-03
Filing date: 1989-06-01
Publication date: 1993-08-19
Anticipated expiration: 2009-06-02
Also published as: CN1040668A; EP0345179A1; US5074333A; ES2039917T3; KR900000621A; FR2632376A1; FR2632376B1; JPH0226373A; EP0345179B1; ATE87072T1; DE68905382D1; CA1331555C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ventil zum Regeln oder Regulieren eines Fluiddurchsatzes und/oder Fluiddruckes. Diese Erfindung bezieht sich genauer auf ein Ventil der Art, welche wenigstens einen perforierten Schieber mit Planflächen aufweist, der in seiner Ebene translatorisch oder durch Drehung unter der Wirkung von Stellmitteln verstellbar ist und der zwischen zwei festen Elementen angeordnet ist, die jeweils mit Durchgängen für das Fluid versehen sind, dessen Strömung entsprechend einer Hauptrichtung erfolgt, die rechtwinkelig zur Ebene des oder der Schieber steht, wobei der oder jeder Schieber eine Vielzahl von Durchbrechungen hat und die Durchgänge, die in den zu beiden Seiten des oder der Schieber angeordneten festen Elementen ausgebildet sind, durch eine Vielzahl von Durchgangskanälen gebildet sind, die jeweils einen relativ kleinen Querschnitt haben, und wobei die Anordnung der Kanäle des einen festen Elementes die gleiche wie die der Kanäle des anderen festen Elementes ist.
Man kennt bereits Ventile, dessen Schieber durch ein perforiertes Element in Form einer Scheibe, einer Trommel oder eines Sektors gebildet ist, welcher unter der Wirkung von äußeren Stellmitteln um seine Achse drehbar montiert und zwischen zwei festen Elementen angeordnet ist, die jeweils mit wenigstens einer Durchgangsöffnung für das Fluid ausgestattet sind. Bei dieser Art von Ventilen ermöglicht das Übereinanderbringen der Perforationen des drehbar gelagerten Elementes mit den Durchgangsöffnungen der zu den beiden Seiten des drehbaren Elementes angeordneten festen Elemente den Umlauf des Fluides. Im Gegensatz dazu wird durch einen Versatz der Perforationen des drehbar gelagerten Elementes gegenüber den Durchgangsöffnungen der festen Elemente der Fluidumlauf unterbrochen. Ventile dieser Art wurden bereits beispielsweise in den französischen Patenten FR-A-1 235 296, 2 512 513, 2 542 843 und 2 563 602 beschrieben. Insbesondere die FR-A-1 235 296, die den nächstkommenden Stand der Technik darstellt, zeigt ein Ventil dieser Art mit einem mit vielen Perforationen versehenen Schieber, welcher zwischen zwei festen, ebenfalls mit vielen Durchgangsöffnungen oder Kanälen gleicher Anordnung versehenen Elementen angeordnet ist; die Regelung des Durchsatzes, der sich über diese Durchgangsöffnungen verteilt, wird hier bewirkt, indem man gleichzeitig alle oben genannten Durchgangsöffnungen mehr oder weniger abdeckt oder freigibt (und nicht dadurch, daß man die Anzahl der vom Fluid durchströmten Durchgangsöffnungen modifiziert). Im übrigen offenbart das französische Patent FR-A-2 512 513 ein Ventil, welches mit einer Schieberplatte in der Form eines Kreissektors versehen ist, welche um ihre Achse drehbar montiert ist, die parallel zur Achse der durch die festen Elementen definierten Durchgangsöffnungen angeordnet und seitlich bezüglich der Achse dieser Durchgangsöffnungen versetzt ist.
Alle diese bekannten Ventile haben noch Nachteile oder Unzulänglichkeiten. Die meisten von ihnen sind lediglich als Ventile konzipiert, welche eine Öffnungsstellung und eine Schließstellung haben, nicht jedoch als Ventile, welche eine kontinuierliche Durchsatzregelung zwischen einer Schließ-Stellung und einer maximalen Öffnungsstellung mit einer unendlichen Anzahl von Zischenstellungen erlauben. Gewisse Ventile sind tatsächlich auch als Regel- oder Regulierventile vorgesehen (siehe beispielsweise das französische Patent FR-A-2 563 602); sie verwenden jedoch Durchgangsöffnungen mit relativ großem Querschnitt, die mehr oder weniger und jeweils gleichzeitig durch das bewegliche perforierte, den Schieber bildende Element verschlossen werden; deshalb unterliegen diese letzteren Ventile während des Einsatzes lästigen Begleiterscheinungen: Störungen der Fluidströmung mit einer Stauung und Instabilität im Bereich des Schiebers, Außermittigkeit oder Unsymmetrie dieser Strömung, erhebliche Geräusche.
Das Patent GB-A-213816 offenbart ein Ventil, umfassend einen Drehschieber in Form einer Scheibe mit einer einzigen großen Öffnung in der Form eines Sektors, die zwischen zwei festen Elementen angeordnet ist, deren eines entsprechend einem regelmäßigen Karomuster verteilte Löcher aufweist und deren anderes mit mehreren Durchgangsöffnungen in der Form von konzentrischen Kreisbögen versehen ist. Die Durchsatzregelung wird hier teilweise durch Modifizierung der Anzahl abgedeckter oder freigegebener Durchgangsöffnungen bewirkt. Die Verteilung der Löcher des einen der festen Elemente entspricht demnach nicht derjenigen der Durchgangsöffnungen des anderen festen Teils und, auch infolge der Gestaltung des Schiebers, wird der Gesamtdurchsatz nicht in Teildurchsätze über den gesamten Strömungsquerschnitt des Ventils unterteilt. Die Strömung bleibt deshalb unsymmetrisch und selbst im Zentrum dieses Ventils stark gestört.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, alle diese Nachteile auszuschalten, indem sie ein Regel- oder Regulierventil zur Verfügung stellt, bei welchem die progressive Veränderung des Durchtrittsquerschnittes für das Fluid ohne eine Störung der Fluidströmung erreicht wird; diese bleibt vielmehr stabil und kann zentriert bzw. symmetrisch gehalten werden, wobei dieses Ventil unter Bedingungen eines äußerst schwachen Geräusches funktioniert.
Zu diesem Zweck betrifft die Erfindung im wesentlichen ein Regel- oder Regulierventil der in der Einleitung genauer beschriebenen Art, bei welchem die Anordnung der Perforationen des oder jedes Schiebers sowie der Kanäle der festen Elemente derart ist, daß die zunehmende Verstellung des oder der Schieber eine zunehmende Änderung der Anzahl verdeckter oder freigelegter Kanäle bewirkt, wobei der gesamte Fluiddurchsatz sich in eine entsprechende Anzahl von Einzeldurchsätzen teilt, welche durch die so freigelegten Kanäle hindurchströmen.
Auf diese Weise erhält man im Gegensatz zu den meisten bekannten Ventilen die Durchsatzänderung bei dem Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Änderung der Anzahl der feinen und sehr zahlreichen Kanäle, die vom Fluid durchströmt werden, und nicht durch eine Veränderung des wirksamen Durchtrittsquerschnittes eines einzelnen Kanals oder einiger Kanäle. Mit anderen Worten ist im Falle der Erfindung jeder Kanal je nach der Stellung des oder der Schieber geöffnet oder geschlossen; wenn ein Kanal nicht abgedeckt ist, entspricht der wirksame Querschnitt dem Gesamtquerschnitt und das diesen durchströmende Fluid trifft auf kein Hindernis, welches seine Strömung stören könnte.
Vorzugsweise besitzt das Regel- oder Regulierventil gemäß der Erfindung zwei Schieber, die Perforationen mit sich entsprechender Anordnung aufweisen und die unter der Wirkung von Stellmitteln im entgegengesetzten Sinne verstellbar sind. Die beiden Schieber können insbesondere durch zwei perforierte Scheiben oder Kreissektoren gebildet sein, die um eine gemeinsame Achse drehbar angeordnet und montiert sind, wobei die Stellmittel so ausgebildet sind, daß sie eine gleichzeitige und gegensinnige Drehung dieser beiden Scheiben oder Sektoren steuern. Man erhält auf diese Weise bei jedem beliebigen Öffnungsgrad des Ventils eine stets gut zentrierte und symmetrische Strömung.
Die vielfachen Perforationen des oder der Schieber können die Form kleiner Kreislöcher oder länglicher Öffnungen haben, und im Falle wenigstens eines Drehschiebers insbesondere die Form von entsprechend konzentrischen Kreisbögen ausgebildeten, zur Achse des oder der Schieber zentrierten Öffnungen aufweisen.
Bei einer einfachen Ausführungsform sind die vielfachen Kanäle der beiden festen Elemente, die beiderseits des oder der Schieber angeordnet sind, sämtlich zueinander parallel und in der Hauptrichtung der Fluidströmung ausgerichtet.
Im Falle wenigstens eines Drehschiebers sind die vielfachen Kanäle der beiden festen Elemente vorzugsweise entsprechend Kreisbögen ausgebildet, die zur Drehachse des oder der Schieber zentriert sind. Diese Kanäle können außerdem auf von der Drehachse des oder der Schieber ausgehenden Radiallinien verteilt angeordnet sein.
Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung weisen die beiden festen, zu beiden Seiten des oder der Schieber angeordneten Elemente auf der von dem oder den Schiebern abgewandten Seite konkav profilierte Bereiche auf, wobei die vielfachen Kanäle dieser beiden festen Elemente in diese konkaven Bereiche munden.
In jedem Falle wird die Erfindung mit Hilfe der folgenden Beschreibung verständlicher, die sich auf die beigefügte schematische Zeichnung bezieht, welche beispielhaft und keineswegs beschränkend eine Ausführungsform dieses Regel- oder Regulierventils zeigt:
Fig. 1 ist eine Ansicht eines durch die Achse eines erfindungsgemäßen Ventils gelegten Schnittes, wobei die Schieber durch zwei perforierte, drehbare Scheiben gebildet sind;
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung entsprechend er Schnittlinie II-II in Fig. 1 und zeigt die Anordnung der in den festen Elementen ausgebildeten Kanäle;
Fig. 3 ist eine Teilansicht eines Drehschiebers des Ventils der Fig. 1.
Das Regel- oder Regulierventil, welches in seiner Gesamtheit in Fig. 1 dargestellt ist, umfaßt einen rohrförmigen Körper 1, welcher eine Hauptleitung 2 mit kreisförmigem Querschnitt und einer Achse 3 begrenzt, wobei der Körper 1 an seinen beiden Enden Befestigungs- oder Anschlußflansche 4 bzw. 5 aufweisen kann. Der Mittelteil des Körpers 1 bildet eine Ausnehmung 6, die zwei aneinanderliegende Schieber 7 und 8 aufnimmt, welche zwischen zwei festen, in dem Körper 1 im Inneren der Leitung 2 montierten Teilen 9 bzw. 10 angeordnet sind.
Die beiden Schieber sind hier durch zwei Scheiben 7 und 8 gebildet, welche jeweils mit einer Anzahl von Perforationen 11 bzw. 12 versehen sind, deren Anordnung weiter unten genauer beschrieben wird. Die beiden Scheiben 7 und 8 mit gleichem Durchmesser sind um eine gemeinsame Achse 13 drehbar montiert, die parallel zur Achse 3 der Hauptleitung 2 verläuft und seitlich zu dieser Leitung 2 angeordnet ist. Auf diese Weise haben die beiden drehbaren, perforierten Scheiben 7 und 8 nur einen begrenzten Bereich, welcher sich mit der Leitung 2 und mit dem Querschnitt des Körpers 1 überlappt. Der restliche Teil der beiden Scheiben 7 und 8 ist in einem Gehäuse 14 angeordnet, welches an dem Körper 1 mittels Bolzen 15, 16 befestigt ist und von diesem Körper 1 seitlich absteht.
Die beiden festen Teile 9 und 10, die symmetrisch zu beiden Seiten der beiden drehbaren, perforierten Scheiben 7 und 8 angeordnet sind, weisen jeweils eine Vielzahl von Kanälen 17 bzw. 18 auf, die jeweils einen kleinen Querschnitt haben und alle zueinander sowie zur Achse 3 der Hauptleitung 2 parallel sind. Jedes der beiden festen Teile 9 und 10 hat an seiner von den Scheiben 7 und 8 abgewandten Seite einen konkaven, konvergent oder divergent profilierten Bereich 19 bzw. 20, in welchen die jeweiligen Kanäle 17 bzw. 18 münden. Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Anordnung für die Kanäle 17 des festen Teils 9 (wobei die Anordnung der Kanäle 18 des anderen festen Teils 10 gleich ist) : Wenn man das feste, in einem Querschnitt dargestellte Teil 9 betrachtet, so sind die Kanäle 17 entsprechend einer Reihe von Kreisbögen mit sich schneidenden Radien angeordnet, die alle zu der gemeinsamen Drehachse 13 der beiden Scheiben 7 und 8 zentriert sind. Außerdem sind die Kanäle 17 auf von dieser Drehachse 13 ausgehenden Radiallinien verteilt angeordnet.
Das Gehäuse 14 ist mit Stellmitteln für den Drehantrieb der beiden drehbaren, perforierten Scheiben 7 und 8 ausgestattet. Diese Stellmittel umfassen einen Lagerbock 21, in welchem eine senkrecht zu den Achsen 3 und 13 stehende Antriebswelle 22 drehbar gelagert ist. Die Welle 22 trägt an ihrem äußeren Ende ein Betätigungshandrad 23 und an ihrem inneren Ende ein Antriebsritzel 24. Die beiden Scheiben 7 und 8 weisen jeweils zumindest auf einem Teil ihres Umfanges Verzahnungen 25 bzw. 26 auf, die mit dem gemeinsamen Antriebsritzel 24 im Eingriff sind. Die Betätigung des Handrades 23 verdreht demnach die beiden Scheiben 7 und 8 gleichzeitig und in entgegengesetztem Sinn um ihre gemeinsame Achse 13, und zwar vermittels des Antriebsritzels 24.
Die Funktionsweise des Ventils erfordert eine bestimmte Anordnung der Perforationen 11 und 12 der beiden drehbaren Scheiben 7 und 8. Eine mögliche Anordnung ist in der Fig. 3 für die Perforationen 11 der Scheibe 7 dargestellt (wobei die Anordnung für die Perforationen 12 der anderen Scheibe 8 die gleiche ist) ; diese Perforationen sind durch längliche Öffnungen 11 gebildet, die in einer Zone der Scheibe 7 entsprechend konzentrischen Kreisbögen angeordnet sind, welche zur Drehachse 13 des hier betrachteten Schiebers 7 zentriert sind. Die sich schneidenden Radiallinien der Kreisbögen, gemäß denen die Öffnungen 11 angeordnet sind, entsprechen den Radien der Kreisbögen, gemäß denen die Kanäle 17 bzw. 18 der beiden festen Teile 9 und 10 angeordnet sind. Auf diese Weise kann jede Öffnung 11 oder 12 mit einer bestimmten Anzahl von Kanälen 17 und 18 zur Überlappung gebracht werden.
Unter der Annahme, daß der Eintritt des Fluides von der Seite des linken Flansches 4 her erfolgt, kann das Fluid im Inneren der Leitung 2 in der allgemeinen Richtung des Pfeiles F strömen. In Abhängigkeit von den Winkelstellungen, die die beiden Scheiben 7 und 8 einnehmen, fluchten deren jeweilige Öffnungen 11 und 12 mehr oder weniger miteinander sowie mit den Mündungen der Kanäle 17 und 18, die in den beiden festen Teilen 9 und 10 ausgebildet sind. Genauer sind in Abhängigkeit von den Winkelstellungen der Scheiben 7 und 8 die Mündungen einer mehr oder weniger großen Anzahl von Kanälen 17 und 18 abgedeckt bzw. freigelegt. Auf diese Weise unterteilt sich der gesamte, in die Leitung 2 des Ventils eintretende Fluiddurchsatz in eine bestimmte Anzahl von Teildurchsätzen, die durch die Kanäle 17 und 18 hindurchströmen, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt freigegeben sind; in Abhängigkeit von der Anzahl der freigegebenen Kanäle 17 und 18 ist der mogliche Gesamtdurchsatz mehr oder weniger stark. Selbstverständlich können die Scheiben 7 und 8 auch eine spezielle Winkelstellung einnehmen, bei der sie die Mündungen aller Kanäle 17 und 18 abdecken, um eine Schließstellung des Ventils zu ermöglichen.
Es versteht sich, daß die Form und die Anordnung der Perforationen 11 oder 12 der Scheiben 7 und 8, wie sie in der Fig. 3 gezeigt sind, keineswegs auf diese Darstellung beschränkt sind, da das zuvor beschriebene Funktionsprinzip auch mit Perforationen erreicht werden kann, die, anstatt die Form von zur Achse 13 der jeweiligen Scheiben 7 und 8 zentrierten Kreisbögen zu haben, die Form kleiner Kreislöcher haben könnten, die beispielsweise auf konzentrischen Kreisbögen verteilt angeordnet sind.
Wie sich von selbst versteht und aus Vorstehendem ergibt, ist die Erfindung nicht auf die einzige Ausführungsform dieses Regel- oder Regulierventils beschränkt, welches oben beispielhaft beschrieben wurde; sie umfaßt vielmehr alle Ausführungsund Verwendungsvarianten, welche das gleiche Prinzip einhalten. Insbesondere wird der Erfindungsbereich nicht dadurch verlassen:
- daß man Drehschieber in der Form von Kreissektoren anstelle kompletter Scheiben verwendet;
- daß man anstelle von drehbaren, perforierten Scheiben oder Sektoren Schieber verwendet, die durch zwei perforierte, aneinanderliegende und translatorisch entlang dem gleichen Verschiebeweg, jedoch in entgegengesetztem Sinne verstellbare Platten gebildet sind;
- daß man nur einen translatorisch oder rotarisch verstellbaren Schieber vorsieht;
- daß man irgendwelche Äquivalente zu den beschriebenen Mitteln verwendet, insbesondere was die Stellmittel zum Betätigen des oder der Schieber betrifft, wobei diese Mittel manuell oder motorgetrieben sein können.

Claims

1. Ventil zum Regeln oder Regulieren eines Fiuiddurchsatzes und/oder -druckes, der Art, welche wenigstens einen perforierten Schieber (7, 8) mit Planflächen aufweist, der in seiner Ebene transiatorisch oder durch Drehung unter der Wirkung von Stellmitteln (21 bis 26) verstellbar ist, und welcher zwischen zwei festen Elementen (9, 10) angeordnet ist, die jeweils mit Durchgängen (17, 18) für das Fluid versehen sind, dessen Strömung entsprechend einer Hauptrichtung (F) erfolgt, die rechtwinklig zur Ebene des oder der Schieber (7, 8) steht, wobei der oder jeder Schieber (7, 8) eine Vielzahl von Durchbrechungen (11, 12) hat und die Durchgänge, die in den zu beiden Seiten des oder der Schieber (7, 8) angeordneten festen Elementen (9, 10) ausgebildet sind, durch eine Vielzahl von Durchgangskanälen (17, 18) gebildet sind, die jeweils einen reativ kleinen Querschnitt haben, und wobei die Anordnung der Kanäle (17) des einen (9) festen Elementes die gleiche wie die der Kanäle (18) des anderen festen Elementes (10) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Durchbrechungen (11, 12) und der Kanäle (17, 18) so getroffen ist, daß die zunehmende Verstellung des oder der Schieber (7, 8) eine zunehmende Änderung der Anzahl der verdeckten oder freigelegten Kanäle (17, 18) verursacht, wobei der gesamte Fluiddurchsatz sich in eine entsprechende Anzahl von Einzeldurchsätzen teilt, welche durch die so freigelegten Kanäle (17, 18) hindurch strömen.

2. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei Schieber (7, 8) hat, die Durchbrechungen (11, 12) mit einander entsprechender Anordnung aufweisen, und die unter der Wirkung von Stellmittteln (21 bis 26) gegensinnig verstellbar sind.

3. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schieber durch zwei perforierte Scheiben oder Kreissektoren (7, 8) gebildet sind, die um eine gemeinsame Achse (13) drehbar angeordnet und montiert sind, wobei die Stellmittel (21 bis 26) so ausgebildet sind, daß sie eine gleichzeitige und gegensinnige Drehung dieser beiden Scheiben oder Sektoren (7, 8) steuern.

4. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden als perforierte Scheiben oder Kreissektoren (7, 8) ausgebildeten Schieber an ihrem Umfang jeweils eine Verzahnung (25, 26) aufweisen, die mit einem gemeinsamen Antriebsritzel (24) im Eingriff sind, wobei die Stellmittel (21 bis 26) vorgesehen sind, um die beiden Schieber gleichzeitig und gegensinnig um ihre gemeinsame Achse (13) unter Zwischenschaltung des Antriebsritzels (24) zu drehen.

5. Ventil zum Regeln oder Regulieren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vielfachen Durchbrechungen des oder der Schieber (7, 8) die Form kleiner kreisförmiger Löcher haben.

6. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vielfachen Durchbrechnungen des oder der Schieber (7, 8) die Form von länglichen Schlitzen (11, 12) haben.

7. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach Anspruch 6, mit zumindest einem Drehschieber, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechnungen des oder der Drehschieber (7, 8) Schlitze (11, 12) sind, die entsprechend konzentrischen Kreisbögen angeordnet sind, welche zur Drehachse (13) des oder der Schieber (7, 8) zentriert sind.

8. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vielfachen Kanäle (17, 18) der beiden zu beiden Seiten des oder der Schieber (7, 8) angeordneten festen Elemente (9, 10) alle zueinander parallel und in der Hauptrichtung (F) der Fluidströmung ausgerichtet sind.

9. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach Anspruch 8, mit zumindest einem Drehschieber, dadurch gekennzeichnet, daß die vielfachen Kanäle (17, 18) der beiden zu beiden Seiten des oder der Schieber (7, 8) angeordneten festen Elemente (9, 10) entsprechend Kreisbögen ausgebildet sind, die zur Drehachse (13) des oder der Schieber (7, 8) zentriert sind.

10. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vielfachen Kanäle (17, 18) der beiden festen Elemente (9, 10) außerdem auf von der Drehachse (13) des oder der Schieber (7,8) ausgehenden Radiallinien mit Abstand verteilt angeordnet sind.

11. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zu beiden Seiten des oder der Schieber (7, 8) angeordneten festen Elemente (9, 10) auf der von dem oder den Schiebern (7, 8) abgewandten Seite konkav profilierte Bereiche (19, 20) haben, wobei die vielfachen Kanäle (17, 18) dieser beiden festen Elemente (9, 10) in diese konkaven Bereiche (19, 20) münden.

12. Ventil zum Regeln oder Regulieren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schieber durch zwei perforierte Platten gebildet sind, die so angeordnet sind, daß sie in der gleichen Richtung, jedoch gegensinnig translatorisch verstellbar sind.