DE69006397T2

DE69006397T2 - Programmierbare Druckreduziervorrichtung zum Drosseln von Fluiden, die unter Druck stehen.

Info

Publication number: DE69006397T2
Application number: DE90201381T
Authority: DE
Inventors: Ronald Beauman; Dale S Tripp
Original assignee: Target Rock Corp
Current assignee: Target Rock Corp
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2010-05-31
Also published as: EP0401904B1; JPH03163204A; ES2049912T3; IL94436A0; EP0401904A1; DK0401904T3; CA2017316A1; IL94436A; DE69006397D1; KR900018546A; ATE101248T1; US4938450A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrstufige programmierbare Druckreduziereinrichtung für Hochenergiefluide, die aus mehreren eng eingepaßten, konzentrischen, zylindrischen ersten und zweiten Buchsen besteht, wovon jede mit mehreren radialen Fluiddurchlässen versehen ist, die über die zylindrischen Flächen der Buchsen in einem gewünschten Muster beabstandet sind und relativ zueinander so gedreht werden, daß die radialen fluiddurchlässe mehrere Labyrinth-Eluidströmungswege schaffen, die von außerhalb der Buchsen in dieselben führen.
Eine solche Druckreduziereinrichtung ist aus US-A- 4,249,574 bekannt, bei der mehrfach gekrümmte Strömungswege durch viele Expansionskammern und Drosselmündungen vorhanden sind, um eine mehrfache Energiedissipation zu erzeugen. Das Dissipationselement in diesem bekannten Drosselventil umfaßt ineinandergeschobene und aufgebohrte, relativ zueinander drehbare Zylinder oder Buchsen, in denen die Bohrungen teilweise überlappend kritisch angeordnet sind. Die so erzeugten Strömungswege sind in Umfangsrichtung des Dissipationselementes eben, d.h. zweidimensional. Ein gewisser Grad von Einstellbarkeit besteht darin, daß der Grad der teilweisen Überlappung der Bohrungen durch gegenseitiges Drehen der Buchsen geändert werden kann. Die Flexibilität dieser bekannten Einrichtung ist daher begrenzt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung des beschriebenen Typs zu schaffen, bei der auf jeder Stufe des Druckabfalls ein nahezu uneingeschränktes Druckprofil erzeugt werden kann, bei der die Anzahl der Druckabfallstufen bei wesentlichen Einsparungen der Teilekosten wie gewünscht geändert werden kann und bei der dem Fluidströmungsmuster eine dritte Dimension hinzugefügt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Einrichtung geschaffen wird, bei der
die erste Buchse eine zylindrische Trägerbuchse mit mehreren axial beabstandeten Reihen der in Umfangsrichtung beabstandeten radialen Fluiddurchlässe ist,
die zweiten Buchsen aus mehreren Druckabfall-Abstufungsringen bestehen, die so beschaffen sind, daß sie von der ersten Buchse in übereinandergeschichteten Reihen von ineinandergeschobenen Abstufungsringen mit progressiv differierenden Durchmessern konzentrisch getragen werden, um mehrere Druckabfallstufen auszubilden, wobei jeder Ring ringförmige Wände besitzt, die sich radial und axial erstrecken, um wenigstens einen Bereich eines ringförmigen Fluidströmungskanals zu definieren,
die axial sich erstreckende Wand (21) eines jeden Rings mehrere der in Umfangsrichtung beabstandeten radialen Fluiddurchlässe aufweist, die mit ihrem ringförmigen Fluidströmungskanal in Verbindung stehen,
die Abstufungsringe in der Nähe der ersten Buchse axial einstellbar sind, um ihre jeweiligen ringförmigen Fluidströmungskanäle in eine variabel einstellbare Passung mit einer entsprechenden Reihenanordnung der in Umfangsrichtung beabstandeten radialen Durchlässe (14) der ersten Buchse zu bringen,
die ineinandergeschobenen Ringe axial relativ einstellbar sind, um ihre jeweiligen ringförmigen Kanäle in eine variabel einstellbare Passung zu bringen, um Druckabfallstufen von wählbarer Größe auszubilden, und
eine Programmabstandshaltereinrichtung vorgesehen ist, die eine oberhalb der ersten Reihe von Abstufungsringen und/oder zwischen Reihen unterhalb der ersten Reihe angeordnete Programmscheibe aufweist, die den Grad der axialen Passung der entsprechenden ringförmigen Strömungswege der Abstufungsringe in nachfolgenden Reihen an die nächsten radialen Fluidströmungsdurchlässe anpaßt und eine Konfiguration besitzt, die einen unterschiedlichen Grad der axialen Passung für jede Druckabfallstufe ermöglicht, und
eine Einrichtung vorgesehen ist, die die Abstufungsringe in einer festen Arbeitsbeziehung befestigt,
wobei die Fluidströmung von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite eine Aufteilung der Strömung und ein Zusammenführen an den radialen Durchlässen bewirkt, um in den ringförmigen Strömungswegen mit zugehörigen Auftreffund Reibungsverlusten zu rekombinieren und die Richtungen sowohl in Umfangsrichtung als auch in axialer Richtung zu ändern, und
wobei die Druckprofile in sämtlichen Stufen der Druckreduzierung durch die Abstandshaltereinrichtung programmiert werden können.
Durch den Aufbau der zweiten oder inneren Buchsen aus Reihen von ineinandergeschobenen oder geschlitzten Abs tufungsringen in verschiedener Anzahl können die Entwurfskriterien des Drosselventils in bezug auf die Anzahl der Stufen der Druckreduzierung und der Volumenanforderungen einer jeden Stufe angepaßt werden. Der Strömungsweg in Umfangsrichtung wird durch die ringförmigen Kluidströmungskanäle in jedem Ring verlängert, außerdem wird durch die Anordnung von einer oder mehreren Programmscheiben eine dritte Dimension dieses Strömungsweges in axialer Richtung hinzugefügt.
Es wird festgestellt, daß aus der US-A-4,429,714 bekannt ist, einen Strömungsteiler-Trimmkäfig aus übereinandergeschichteten Platten aufzubauen, die durch daran befestigte Schenkel beabstandet sind, wobei in den Zwischenräumen zwischen benachbarten Platten Maschensiebe angeordnet sind. Diese Einrichtung schafft lediglich einen einstufigen Druckabfall, wobei die einzige Möglichkleit der Einstellung des Druckprofils in der Verschiebung der Maschensiebe zwischen benachbarten Platten besteht.
Andere Merkmale der Einrichtung gemäß der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Nun werden mit Bezug auf die Zeichnungen Ausführungsformen der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei
Fig. 1 eine Ansicht im vertikalen Schnitt des Sitzes und der Scheibe eines Ventils ist, das die programmierbare Druckredizierbaueinheit der vorliegenden Erfindung enthält;
Fig. 2 eine Ansicht im vergrößerten Maßstab und im vertikalen Schnitt einer Hälfte eines programmierbaren Druckreduzierers ist, die sowohl die zweite als auch die dritte Stufe des Druckabfalls sowie zwei Reihen von Reduzierern mit unterschiedlichen Tiefen und unterschiedlicher Programmierung veranschaulicht;
Fig. 3A eine Teilansicht im vertikalen Schnitt längs einer versetzten Schnittlinie von drei Reihen eines fünfstufigen Reduzierers ist, die die Strömungsrichtungsänderungen längs der Z-Achse veranschaulicht;
Fig. 3B eine Teilansicht im horizontalen Schnitt von 5 Stufen der Druckreduzierung ist, die Fig. 3A entspricht und die Strömungsrichtungsänderungen in der X-Y-Ebene zeigt;
Fig. 4 eine Draufsicht einer Basis-Abstufungsringkonfiguration ist; und
Fig. 5 eine Ansicht im vertikalen Schnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 4 ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUS FÜHRUNGS FORMEN DER ERFINDUNG

In den Fig. 1 und 2 ist eine bewegliche Ventilscheibe 10 mit einer Ventilsitzfläche 11 gezeigt, die so beschaffen ist, daß sie mit einem festen Sitz 12 in Eingriff gelangen kann. Vom unteren Ende der Scheibe 10 wird eine zylindrische Buchse 13 getragen, die mit fünf Reihen von in Umfangsrichtung angeordneten Fluiddurchlässen 14, die vorzugsweise gebohrt sind, gebildet ist. In der gezeigten Ausführungsform sind in jeder Reihe 8 in Umfangsrichtung gleich beabstandete Kanäle 14 vorhanden. Die Scheibe 10 ist so gezeigt, daß sie mit ihrem Sitz 12 in Eingriff ist, um sämtliche Reihen von Kanälen gegenüber der Hochdruckseite des Ventils abzuschirmen; wenn jedoch das Ventil angehoben wird (Fig. 2), werden die Reihen zunehmend mit der Strömung beaufschlagt. An der Buchse 13 sind ein Programmring 15, der weiter unten ausführlicher beschrieben wird, sowie fünf konzentrische und ineinandergeschobene Abstufungsringe angebracht. In Fig. 2, die einen vergrößerten Maßstab besitzt und in bezug auf die Anzahl der Elemente vereinfacht ist, sind zwei Abstufungsringe 16a und 17a in der ersten Reihe, zwei Ringe 16b und 17b in der zweiten Reihe, zwei Ringe 16c und 17c in der dritten Reihe und einzelne Ringe 16d und 16e in der vierten bzw. der fünften Reihe gezeigt. Die Abstufungsringe sind in der Mitte offen gezeichnet, um den Innenraum der Buchse 13 und einen der Durchlässe 14 in jeder Buchse zu zeigen. Die Baueinheit wird durch eine Verbundscheibe 18 in Fig. 1 und 24 in Fig. 2 vervollständigt. Die Teile, die in axialer und in Umfangsrichtung richtig angeordnet sind, um, wie weiter unten beschrieben wird, das gewünschte Druckprofil herzustellen, werden an ihrer Position vorzugsweise durch Hartlöten befestigt, um sämtliche Leckströmungswege zwischen anliegenden Flächen abzudichten. Selbstverständlich kann durch den Austausch gegen Scheiben mit einer anderen Anzahl von Reihen und Stufen und unterschiedlich programmierten axialen Anordnungen dasselbe Ventil so ausgebildet werden, daß es unterschiedliche Strömungsvolumina bei verschiedenen Drücken und außerdem verschiedene, entweder kompressible oder inkompressible Fluide aufnehmen kann.
In den Fig. 4 und 5 ist die Konfiguration eines typischen Abstufungsrings 16 gezeigt. Der Ring ist mit einem ringförmigen Fluidströmungskanal 20 ausgebildet, der durch eine axial sich erstreckende Wand 21 und durch eine obere radial sich erstreckende Wand 22 definiert ist. Der Querschnitt des Rings ist im wesentlichen quadratisch, wobei der untere äußere Eckbereich entfernt ist, um den Fluidkanal 20 zu bilden, der während des Betriebs des Systems ein Expansionsvolumen bildet. Die axial sich erstreckende Wand ist mit Schlitzen 23 ausgebildet, die Verengungsdurchlässe definieren, die den ringförmigen Fluidkanal radial einwärts öffnen.
Aus Gründen der bequemen und effizienten Bearbeitung befinden sich die Schlitze 23 an diametral beabstandeten Punkten, wobei vorzugsweise eine vollständige Reihe von ineinandergeschobenen Ringen gleichzeitig geschlitzt werden kann. Die Breiten und die jeweilige Anzahl der Schlitze werden durch Rechnung bestimmt. In der gezeigten Ausführungsform sind acht gleich beabstandete Schlitze vorhanden, deren Mittelpunkte gegenseitige Abstände von 45º besitzen. Die Abstufungsringe sind hinsichtich ihrer Größe und ihrer Geometrie auf jeder gegebenen Stufe der Druckreduzierung identisch.
In Fig. 2 sind eine dreistufige Baueinheit für die Reihen 1-3 und zwei Stufen für die Reihen 4 und 5 gezeigt, wobei die zweite und dritte Stufe axial unterschiedlich programmiert sind. Wie in Fig. 1 sind sämtliche Stufen in der offenen zylindrischen Buchse 13 ineinandergeschoben, welche vom Ende der Scheibe 10 getragen wird, die in einem vom Sitz 12 vollständig abgehobenen Zustand gezeigt ist. Das freie Ende der Buchse 13 trägt einen Fortsatz 13a, der bei geöffnetem Ventil mit leichtem Spiel 30 in den unteren Bereich 12a des Sitzes 12 eingepaßt ist, durch den das mit Druck beaufschlagte Fluid mit hoher und möglicherweise Beschädigungen hervorrufender Geschwindigkeit strömt. Um eine Beschädigung zu verhindern, ist der Fortsatz mit einer Reihe von Expansionskammern 30a, b und c in Form von kreisförmigen Rillen gebildet, die eine Dissipation der Fluidenergie bewirken, wenn sich die Strömung kaskadenartig durch die Kammern bewegt.
Die Programmscheibe 15 enthält zwei Absätze 15a und 15b für die Stufen 1 bzw. 2, auf denen die ineinandergeschobenen Abstufungsringe 16a und 17a aufsitzen. Der Absatz 15a im Programmring 15 veranlaßt den ringförmigen Fluidkanal 20 im Abstufungsring 16a zu einer Bewegung aus der vollständigen Ausrichtung oder Passung auf den Fluiddurchlaß 14 in der Buchse 13, wodurch der Durchlaß z.B. um die Hälfte seiner Fläche verkleinert wird. Die nächsten zwei Stufenreihen 16b und 16c unterhalb des Rings 16a werden auf identische Weise verschoben, um identische Drosseldurchlässe auszubilden. Eine zusätzliche oder sekundäre Programmscheibe 25 zwischen den Abstufungsringen 16c und 16d ruft eine weitere axiale Verschiebung nach unten hervor und schafft somit an der Grenzfläche zwischen dem Fluiddurchlaß 14 und den ringförmigen Strömungskanälen 20 eine weitere Verengung. Eine Vebundscheibe 24, die an ihrer Position hartverlötet ist, bildet den Abschluß der den Stapel umfassenden Stufe 1.
Der Absatz 15b des Programmrings 15, der kürzer als der Absatz 15a ist, bringt den Abstufungsring 17a etwas oberhalb und daher etwas außerhalb der vollständigen Passung mit dem radialen Durchlaß oder Schlitz 23, der in der nächsten axial sich erstreckenden Wand 21 des Rings 16a ausgebildet ist, in Position, wodurch eine Verengung gebildet wird, die größer als diejenige zwischen dem Fluiddurchlaß 14 in der Buchse 13 und dem ringförmigen Kanal 20 des Abstufungsrings 16a ist. Zusätzlich wird der Abstufungsring 17a gedreht, um seine radialen Durchlässe oder Schlitze 23 genau auf halbem Weg zwischen jedem Paar von entsprechenden Schlitzen 23 im Ring 16a (auf die in den Fig. 3A und 3B gezeigte Weise) anzuordnen.
Die gestapelten Ringe 17b und 17c der Stufe 2 werden ebenfalls durch den Absatz 15b der Programmscheibe 15 in derselben Beziehung zu ihren weiter außen befindlichen, ineinandergeschobenen Ringen wie die Gegenringe 16b, 16c axial positioniert. Somit sind die Reihen 2 und 3 für die Stufe 2 vollständig. Die Positionierung der Schlitze in Umfangsrichtung ist ebenfalls identisch, wodurch die gleiche Unterteilung der Fluidströmungswege gewährleistet ist, wie weiter unten beschrieben wird. Die Verbundscheibe 25 befestigt die gestapelten Ringe der Stufe 2. Die gesamte Baueinheit ist an sämtlichen anliegenden Oberflächen hartverlötet, um die Struktur einteilig auszubilden und ein Nebenleitungsleck zu verhindern. Im Ergebnis besitzen die Reihen 1 bis 3 Profile, die von denjenigen der Reihen 4 und 5 an derselben radialen Position verschieden sind. Die Beispiele der Programmierung durch die Scheiben 15 und 25 und der Schaffung von Elementen in den Reihen der entsprechenden Stufen in jeweils verschiedener Anzahl soll lediglich der Erläuterung dienen, wie die Erfindung genutzt werden kann, um eine sehr große Anzahl von unterschiedlichen Druckprofilen in der Fluidströmung durch das System zu erhalten, wenn sich das Ventil öffnet; diese Beispiele sollen daher jedoch kein praktisches Betriebssystem darstellen.
Sämtlichen Systemen sind jedoch die Aufteilung, die Rekombination, die Zusammenführung, das Auftreffen, die Reibungsdissipation, die Expansion und die Umlenkung der Strömungswege für die Schaffung eines mit sehr vielen Krümmungen versehenen Weges gemeinsam, mit denen eine Hohlraumbildung, ein Geräusch und eine Erosion bei äußerst hohen Energiepegeln gesteuert werden kann. Diese Strömungswege sind in einem typischen System am besten bei Bezugnahme auf die Fig. 3, 3A und 3B erkennbar.
In der Anordnung von Fig. 3 sind die der Fig. 1 entsprechenden Montageteile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Die Baueinheit unterscheidet sich durch die Hinzufügung von zwei weiteren Abstufungsringen 26a, b, c, d und e und 27a, b , c, d und e. Dadurch werden 2 weitere Druckreduzierungsstufen hinzugefügt (insgesamt fünf), wovon sich eine an der rechten Grenzfläche 26a, b, c, d und e mit 27a, b, c, d und e längs der Wand 19 und eine an der Auslaßmündung der Ringe 27a-e befindet. Die Programmierscheibe oder der Programmring 15 enthält zwei zusätzliche axiale Beabstandungsabsätze 15c und 15d.
Die Fluidströmungsdurchlässe in jeder der Fig. 3, 3A und 3B sind durch unterbrochene Schattierungslinien bezeichnet. Die Strömung von der Hochdruckseite in den ringförmigen Fluidströmungskanal 20 verläuft durch die im Durchlaß 14 in der Buchse 13 gebildete Verengung. Diese Verengung wird durch die Wirkung des Programmierabsatzes 15a der Programmierscheibe 15 reduziert. An diesem Punkt teilt sich die Fluidströmung durch jeden der 40 Durchlässe 14 gleichmäßig (Fig. 3a und b) auf, um in entgegengesetzten Richtungen in die ringförmigen Kanäle 20 der Abstufungsringe zu strömen, wobei diese Kanäle als Wiederherstellungs- oder Expansionskammern dienen. Die Buchse 13 unterteilt die Strömung in 40 Anteile durch den Durchlaß 14, gefolgt von der Rekombination in dem ringförmigen Fluidströmungskanal 20.
Es wird deutlich werden, daß die Abstufungsringe 16a-e in Umfangsrichtung gedreht werden, um ihre Fluiddurchlaßschlitze 22 in einen Punkt in der Mitte zwischen den Durchlässen 14 der Buchse zu bringen, wodurch eine gleiche Aufteilung der Strömung und gleichzeitig ein Auftreffen und eine Anderung der Strömungsrichtung um 90º geschaffen werden. Die Schlitze 23 der Ringe 16a-16e an der Grenzfläche mit dem ringförmigen Kanal 20 der Ringe 17a-e bilden die zweite Verengung oder Druckabfallstufe. Am Einlaß dieser Stufe vermischen sich die in entgegengesetzten Richtungen strömenden Fluide und rekombinieren unter begleitenden Energieverlusten, bevor sich die verengte Strömung in der Stufe 2 ergibt. Die nächsten, weiter innen befindlichen, ineinandergeschobenen Abstufungsringe 17a-e werden in Umfangsrichtung in der entgegengesetzten Richtung verschoben, um ihre Schlitze 23 in der Mitte zwischen den Schlitzen der Ringe 16a-e (und daher in radialer Ausrichtung auf die Durchlässe 14 in der Buchse 13) zu beabstanden. Auf diese Weise wird der Prozeß der Energiedissipation kaskadenartig fortgesetzt, bis die Strömung die innere, zylindrische Auslaßöffnung 17 erreicht, die durch den Innendurchittesser der am weitesten innen befindlichen Ringe 27a-e definiert ist. In diesem Raum treffen diametral entgegengesetzte Strömungen aufeinander, so daß sich die Strömungsrichtung um 90º ändert, wodurch eine weitere Energiedissipation geschaffen wird. Der Durchmesser der Auslaßöffnung sollte groß genug sein, um die Austrittsgeschwindigkeiten der Strömung aus dem System zu begrenzen.
Die Fig. 3A veranschaulicht ein besonderes Merkmal der Erfindung, durch das durch fünf aufeinanderfolgende Richtungsänderungen der Fluidströmung in vertikaler Richtung oder längs der Z-Achse des Systems, d.h. in der X-Z-Ebene eine weitere Energiedissipation stattfindet, die somit zu den Wirkungen der Richtungänderungen in der Z-Y-Ebene wie in Fig. 3B gezeigt hinzukommt.
Die Erfindung schafft bei Verwendung mit Vorsteuerventil-Konstruktionen ein Fluidisolation der gesamten Energiedissipationseinheit, die die Buchse 13, die ineinandergeschobenen Ringe 15 und das Vorsteuerventil 31 (Fig. 1) enthält. Dies wird dadurch erzielt, daß ein Totbewegung-Kopplungsraum 32 zwischen dem Stift 33, der von der Solenoidankerwelle 34 des Vorsteuerventils 31 getragen wird, und dem oberen Körper 35 der Hauptventilscheibe 10 geschaffen wird. Wenn das Ventil geschlossen ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, schwimmt der Stift 33 im Raum 32 des Scheibenkörpers, so daß ein Leckfluid jede Fläche der beweglichen Scheibe einschließlich der äußeren zylindrischen Flächen, die mit den Bezugszeichen 36a, 36b und 36c bezeichnet sind, die Stirnflächen 36d und 36e, die Innenzylinderbohrung 36f, die das Vorsteuerventil und dessen Ankerwelle 34 enthält, und die Öffnung zwischen dem Vorsteuerventil 31 und dessen Sitz 31a umgibt. An unteren Ende des Vorsteuerventils sind Druckabfallstufen in Form von zylindrischen Kammern 31b vorgesehen, um die hohe Energie der Fluidströmung durch das Vorsteuerventil stufenweise in Wärme umzuwandeln, wenn das Ventil geöffnet ist. Somit ist kein Metall-Metall-Kontakt zwischen dem äußeren Gehäuse und der Scheibe, in der die Energie in Wärme umgewandelt wird, vorhanden. Das System arbeitet daher ruhiger als Systeme des Standes der Technik wie beispielsweise dasjenige, das im US-Patent Nr. 4,249,574 gezeigt ist.
Die Erfindung ist in einem Bereich von Veränderungen und anhand von Aus führungs formen veranschaulicht und beschrieben worden, die einen weiten Bereich von Druckprofilen ermöglichen, die durch den Programmierring erzielt werden können, wobei gleichzeitig Richtungsänderungen der axialen Fluidströmung erzielt werden können, da sich das Fluid zusätzlich zu den mehrfach gekrümmten Strömungswegen außerdem radial und in Umfangsrichtung bewegt. Ferner ist das Vermögen dargestellt, möglicherweise nicht notwendige Stufen in den unteren Reihen eines gegebenen Systems zu beseitigen. Selbstverständlich können, obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsformen gezeigt worden ist, in denen die Strömung vom hohen zum niedrigen Druck radial einwärts gerichtet ist, d.h. in denen die Abstufungsringe von der Buchse 13 nach innen ineinandergeschoben sind, die Abstufungsringe in Konfigurationen montiert sein, in denen sie auswärts ineinandergeschoben sind, wodurch die radiale Richtung umgekehrt wird, jedoch keine weitere Änderung der Prinzipien und der Merkmale der Erfindung hervorgerufen werden. In einer solchen Anordnung ist in den Abstufungsringen 16 (Fig. 4 und 5) die Kammer 20 an der unteren inneren Ecke gebildet, um eine radial einwärts gerichtete Expansionskammer zu schaffen, die die auswärts gerichtete Strömung des expandierten Fluids aufnimmt. Obwohl ferner der Ring 16 mit einer bevorzugten Geometrie veranschaulicht worden ist, der gewisse Vorteile sowohl hinsichtlich einer effizienten Bearbeitung als auch hinsichtlich der Montage besitzt, kann er andere Konfigurationen besitzen. Beispielsweise kann er mit einem mittigen Umfangskanal ausgebildet sein, wobei obere und untere horizontale Flansche mittels einer vertikalen Rippe (an der radialen Innenkante, um die Buchse 13 einwärts ineinanderzuschieben, oder an der äußeren Kante für ein nach außen gerichtetes Ineinanderschieben) verbunden sind. Außerdem kann die Reihe von Öffnungen in Umfangsrichtung die Form von gebohrten Löchern oder andere Formen annehmen, die jedoch in der Herstellung teuer sein könnten. Dadurch sollte der Umfang der Erfindung lediglich als durch die folgenden Ansprüche begrenzt angesehen werden.

Claims

1. Eine mehrstufige, programmierbare Druckreduziereinrichtung für Hochenergiefluide, die aus mehreren eng eingepaßten, konzentrischen, zylindrischen ersten und zweiten Buchsen (13, 16, 17) besteht, wovon jede mit mehreren radialen Fluiddurchlässen (14; 23) versehen ist, die über die zylindrischen Flächen der Buchsen (13, 16, 17) in einem gewünschten Muster beabstandet sind und relativ zueinander so gedreht werden, daß die radialen Fluiddurchlässe (14; 23) mehrere Labyrinth-Fluidströmungswege schaffen, die von außerhalb der Buchsen (13, 16, 17) in dieselben führen,

dadurch gekennzeichnet daß

die erste Buchse eine zylindrische Trägerbuchse (13) mit mehreren axial beabstandeten Reihen der in Umfangsrichtung beabstandeten radialen Fluiddurchlässe (14) ist,

die zweiten Buchsen aus mehreren Druckabfall-Abstufungsringen (16, 17) bestehen, die so beschaffen sind, daß sie von der ersten Buchse (13) in übereinandergeschichteten Reihen von ineinandergeschobenen Abstufungsringen (16, 17) mit progressiv differierenden Durchmessern konzentrisch getragen werden, um mehrere Druckabfallstufen auszubilden, wobei jeder Ring (16, 17) ringförmige Wände (21, 22) besitzt, die sich radial und axial erstrecken, um wenigstens einen Bereich eines ringförmigen Fluidströmungskanals (20) zu definieren,

die axial sich erstreckende Wand (21) eines jeden Rings (16, 17) mehrere der in Umfangsrichtung beabstandeten radialen Fluiddurchlässe (23) aufweist, die mit ihrem ringförmigen Fluidströmungskanal (20) in Verbindung stehen,

die Abstufungsringe (16) in der Nähe der ersten Buchse (13 axial einstellbar sind, um ihre jeweiligen ringförmigen Fluidströmungskanäle (20) in eine variabel einstellbare Passung mit einer entsprechenden Reihenanordnung der in Umfangsrichtung beabstandeten radialen Durchlässe (14) der ersten Buchse (13) zu bringen,

die ineinandergeschobenen Ringe (16, 17) axial relativ einstellbar sind, um ihre jeweiligen ringförmigen Kanäle (20) in eine variabel einstellbare Passung zu bringen, um Druckabfallstufen von wählbarer Größe aus zubilden, und

eine Programmabstandshaltereinrichtung vorgesehen ist, die eine oberhalb der ersten Reihe (16a, 17a) der Abstufungsringe (16, 17) und/oder zwischen Reihen (16c- 17c; 16d) unterhalb der ersten Reihe (16a-17a) angeordnete Programmscheibe (15, 25) aufweist, die den Grad der axialen Passung der jeweiligen ringförmigen Strömungwege der Abstufungsringe (16, 17) in nachfolgenden Reihen an die nächsten radialen Fluidströmungskanäle anzupaßt und eine Konfiguration besitzt, die einen unterschiedlichen Grad der axialen Passung für jede Druckabfallstufe ermöglicht, und

eine Einrichtung (24) vorgesehen ist, die die Abstufungsringe (16, 17) in einer festen Arbeitsposition befestigt,

wobei die Fluidströmung von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite eine Aufteilung der Strömung und ein Zusammenführen an den radialen Durchlässen (23) bewirkt, um in den ringförmigen Strömungswegen (20) mit zugehörigen Auftreff- und Reibungsverlusten zu rekombinieren und die Richtungen sowohl in Umfangsrichtung als auch die axialer Richtung zu ändern, und

wobei die Druckprofile in sämtlichen Stufen der Druckreduzierung durch die Abstandshaltereinrichtung (15, 25) programmiert werden können.

2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die Druckreduziereinrichtung ein Teil einer Ventilscheibe (10) ist, die so beschaffen ist, daß sie in einem Ventilkörper beweglich angebracht ist, der einen festen Ventilsitz (12) besitzt, in den sich die erste Buchse (13) bewegt, um der Ventilscheibe (10) eine Abdichtung gegen den Sitz (12) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Buchse (13) bei zunehmend sich öffnendem Ventil die Reihen (l6a-e) der in Umfangsrichtung beabstandeten Fluidkanäle (23) nacheinander der Fuidströmung aussetzt.

3. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den jeweiligen Druckabfallstufen Reihen (16a-16e; 17a-17c) in jeweils unterschiedlicher Anzahl vorhanden sind.

4. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung für die Befestigung der Abstufungsringe (16, 17) in einer festen Arbeitsposition eine Scheibeneinrichtung (24) enthalten, mit der die Abstufungsringe (16, 17) in der ersten Buchse (13) an der letzten Reihe (16d-16e) einer jeden Stufe befestigt werden.

5. Einrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibeneinrichtung (24) den ringförmigen Strömungsweg (20) im Ring (16e) abdichtet, welcher sich in der letzten Reihe (16d-16e) einer jeden Stufe befindet.

6. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abstufungsring (16, 17) ein im wesentlichen rechteckiges, einteiliges Element aufweist, bei dem im wesentlichen ein Eckbereich beseitigt ist, um den ringförmigen Fluidströmungskanal (20) festzulegen.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstufungsring (16, 17) im wesentlichen quadratisch ist, wobei die Dicke gemessen in axialer Richtung der Wand (21) den radialen Bereich des Kanals (20) festlegt, der angenähert den axialen Abmessungen der radialen Strömungsdurchlässe (14) in der ersten Buchse in den anderen Ringen (16, 17) entspricht.

8. Einrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Fluiddurchlässe (23) in den entsprechenden axial sich erstreckenden Wänden (21) der Abstufungsringe (16, 17) gleich beabstandet sind und gleiche Größe besitzen.

9. Einrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Fluiddurchlässe (23) in den Abstufungsringen (16, 17) rechteckig sind.

10. Einrichtung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der radialen Strömungsdurchlässe (23) in Umfangsrichtung der aufeinanderfolgenden Stufen (16, 17) des Druckabfalls in Umfangsrichtung so bemessen ist, daß die Strömung durch jede Stufe im wesentlichen gleich aufgeteilt wird.