DE967300C

DE967300C - Freilauf-Rueckschlagventil

Info

Publication number: DE967300C
Application number: DESCH16537A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Odendahl
Original assignee: H SCHROEDER AND CO
Current assignee: H SCHROEDER AND CO
Priority date: 1954-10-19
Filing date: 1954-10-19
Publication date: 1957-10-31

Description

AUSGEGEBEN AM 31. OKTOBER 1957

Sch 16537 XII147 g

ist als Erfinder genannt worden

Freilauf-Rüdcsdilagventil

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Freilauf-Rückschlagventil für die Druckleitung van Kreiselpumpen, das selbsttätig eine Entliastungsleitung öffnet, wenn der Kreiselpumpe weniger als eine bestimmte Mindestmenge entnommen wird'.

Der Kegel eines Rückschlagventils nimmt im Betriebszustand eine solche Gleichgewichtslage ein, daß Eigengewicht und, Strömungsdruck sich gegenseitig aufheben. Wird, ohne die Durchflussmenge zu ändern, der Kegel aus seiner Gleichgewichtslage gebracht, so entsteht eine rücktreibende Kraft. Der Kegel ist also schwingungsfähig. Wenn g die Erdbeschleunigung und j die Hubhöhe der Gleichgewichtslage bedeutet, so ist die Eigenkreisfrequenz des Kegels (2g/s)^1/2, also von der Hubhöhe bzw. von der Durchflußmenge abhängig. Bei Vorhanden-/ seih, erregender Kräfte oder bei Änderung der Durchflußmenge wird der Kegel schwingen. Die Führungsschäfte werden also entsprechend, stärker beansprucht und verschleißen schneller als er- ao forderlich. Bei einfachen, Rückschlagventilen ist die Gefahr jedoch nicht so groß, daß besondere Maßnahmen zur Vermeidung der Schwingungen erforderlich wären. Anders ist das bei Freilauf-Rückschlagventilen, weil hier der Kegel einen Nebenauslaß betätigt, der meist als Schieber ausgebildet ist und unter dem Leitungsdiruck, der oft sehr hoch ist, über seinen Sitz gleitet. Die Lebensdauer des

709 741/27

schon hochbelastetien Sahieberabschlusses wird durch diie Scihwingungsbewegungen erheblich herabgesetzt. Zur Vermeidung der Schwingungen ist es erforderlich, das ganze System so auszubilden, daß es stark gedämpft ist und aperiodisch wird, der Dämpfungsfaktor also größer als die Eigenfrequenz ist. Weil die Eigenfrequenz bei Annäherung· an die Schließlage dies Kegels gegen unendlich steigt, ist die übliche Dämpfung durch Zylinder ίο und Kolben nicht im ganzen, Bereich ausreichend. Eine solche kann, nur mit einem relativ kleinen Dämpfungsfaktor ausgeführt werden, weil sonst der Kegel bei plötzlicher Unterbrechung dies Durchflusses nicht schnell genug schließen würde, also ein meist gefürchtetes Rückströmen eintreten würde.

Der Erfindung liegt nun der Gedanke zugrunde, durch zweckmäßige Ausbildung des Kegels eine im glänzen Bereich ausreichende Dämpfung zu erzielen.

Für eine zu. betrachtende Gleichgewichtslage ist die Durchflußmenge konstant. Wird nun der Kegel durch irgendeine Kraft ausgelenkt, so hat er dabei eine bestimmte Menge Flüssigkeit zu verdrängen, die gegen die Bewegungsrichtung des Kegels fließt und.die Sitzflächen passiert. Die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsmenge ist proportional der Kegelgeschwindigkeit und addiiert sich zu der vorhandenen. Strömungsgeschwindigkeit. Da im Gleichgewichtszustandi die Kraft Null wird, genügt für die Berechnung der Kraft bei kleinen. Aus-" lenkungen die Verwendung des linearen: Gliedes der TayloTSchen, Reih©. Die Kraft ist also proportional der Kegelgeschwindigkeit und, weil sie außerdem negativ ist, eine Dämpfungskraft. Der Dämpfungsfaktor wird FSg/Qs, wenn F die wirksame Fläche des Kegels, 5" der maximale Hub und Q diiei dabei fließende Meng« sind. Di<e wirksame Fläche des Kegels ist der Querschnitt, an dessen Umrandung die Drosselung erfolgt, die das Anheben des Kegels betwirkt, also bei einem Freilauf-Rückschlagventil am Vor- oder Nachkegel, wobei letzterer nicht wegen seiner geometrischen Form so bezeichnet wird, sondern weil er die gleichen Aufgaben erfüllt wie ein Vorkegel, jedoch hinter der Sitzfläche liegt. Stellt man nun die Unr gleichung auf dafür, daß der Dämpfungsfaktor größer ist als die Eigenfrequenz, erkennt man-, daß der Dämpfungsfaktor mit fallendem Hub stärker wächst als die Eigenfrequenz. Für die Auswertung g&nmgt es also, den maximalen Hub zu betrachten. Die wirksame Fläche F ist proportional dem Quadrat der Nennweite (NW). Die Durchflußmenge Q ist proportional dem Quadrat der Nennweite sowie proportional der Geschwindigkeit w im Rohr. Wird dies berücksichtigt, ergibt sich, daß SD⁴J(NW)* größer als 2W²Zg sein muß, wenn das System aperiodisch sein soll. Hierbei ist D der Durchmesser der wirksamen Fläche F₁ der den größten Einfluß auf die Dämpfung hat. Es genügt, bei Freilauf-Rückschlagvenitilen dlais Schiwingen im Bereich der Betätigung des Nebenauslasses zu unterdrücken. Man wird also die Geschwindigkeit w für die Durchflußmenge bestimmen, bei der de'r Nebenauslaß geschlossen wird. Setzt man diese Menge mit 22% der vollen Durchflußmenge an und wählt dabei den vorhandenen maximalen Hub S mit der halben Nennweite (NW), so ergibt sich, daß bei den in Speiseleitungen üblichen Geschwinr digkeiten der Durchmesser der beim Hub 5" wirksamen Fläche P mindestens Ismail so groß wie die Nennwerte sein muß.

In, der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Abb. ι zeigt einen Längsschnitt durch ein aperiodisches Freilauf-Rückschlagventil mit Vorkegel gemäß der Erfindung;

Abb'. 2 stellt einen Ausschnitt eines Rückschlagventils der Abb-, ι mit einem Nachkegel dar.

Der Kegel 1 ist in dem Ventilgehäuse 2 bei 3 und 4 geführt. An dem Kegel ist ein. Drehschieber 5 angelenkt, der die Freilaufdüse 6 steuert¹. Der Kegel ι weist einen ■ Vorkegel 7 auf. Mit D ist der Durchmesser der wirksamen Fläche: F = D² π/4 bezeichnet, vS" ist der maximale, s der jeweilige Hub des Kegels und NW die Nennweite am Eintrittsflansch des Ventils.

Bei der Ausführung der Abb'. 2 ist der Kegel i_a mit einem Nachkegel 8 ausgestattet.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Freilauf-Rückschlagventiil für die Druckleitung von Kreiselpumpen,, das selbsttätig eine Entlastungsleitung öffnet, wenn der Kreiselpumpe weniger als eine bestimmte Mindestmenge entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Querschn^;tts des Rückschlagkegels, auf den dler vom Kegel durch Drosselung verursachte Differenzdruck wirkt, mindestens i,4mal so groß wie die Nennweite des Eintrittsflansches des Freilauf-Rückschlagventils· ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 651997, 660077, 705 696, 917 221.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 549/242 7.56 (709 7+1/2T 10.57)