DEP0028506DA - Vorrichtung zum Regeln der durch eine Rohrleitung fließenden Menge von gasförmigen oder flüssigen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Menge eines eine Rohrleitung unter Druck durchströmenden gasförmigen oder flüssigen Mediums und hat eine besonders zweckmäßige Ausführung des Regelorgans zum Gegenstand, die es gestattet, auch kleinere und kleinste Mengen mit größter Genauigkeit einzustellen.

Die beispielsweise bei Gasfeuerungen bisher in den zum Brenner führenden Gas- und Luftleitungen vorgesehenen Absperrschieber oder -hähne sind für eine Feinregelung der Gas- und Luftzuführung nicht geeignet, da dieselben erst bei einer weit vorgeschrittenen Schieber- oder Hahneröffnung den Durchfluß des betreffenden Mediums zulassen, worauf dann die Durchflußkurve sehr schnell steigt.

Bei der beginnenden Eröffnung eines Schiebers oder Hahnes wird nämlich zunächst nur ein einziger kleiner Durchflußquerschnitt freigegeben, der zudem noch einseitig zum gesamten Anströmquerschnitt liegt. Die Folge davon ist, daß die aus dem gesamten Anströmquerschnitt auf eine relativ kleine Durchflußöffnung hin gerichteten und zusammengezogenen Stromfäden sich gegenseitig behindern, wobei ein Teil der Stromfäden seine ihm in der freien Rohrleitung innewohnende Strömungsgeschwindigkeit verliert, in Druck umsetzt und damit den Durchfluß der vor dem freien Strömungsquerschnitt befindlichen Gas- oder Flüssigkeitsstromfäden verhindert.

Erst dann, wenn die Schieber- oder Hahnöffnung einen wesentlichen Betrag des gesamten Rohrleitungsquerschnittes ausmacht, vermag sich der entsprechend starke Strom gegen die Durchflußbehinderung durchzusetzen.

Auch bei Wahl eines zentrisch liegenden veränderlichen Durchflußquerschnittes, etwa in der Art einer Irisblende, dürfte der Druck der durch den sperrenden Teil des Schiebers festgehaltenen Stoffmenge auf die vor dem Öffnungsquerschnitt befindliche Stoffsäule so groß sein, daß diese bei der Anfangseröffnung des Schiebers nicht abfließen kann.

Die Erfindung bezweckt, diese Nachteile von Schiebern und Hähnen zu beseitigen. Dies wird dadurch erreicht, daß ein im Mantelteil mit mehreren Durchfluß-Schlitzen und am geschlossenen äußeren Deckelteil mit einer Betätigungsspindel versehener Hohlkolben aus einem den Hohlkolben eng umschließenden Gehäuseteil in einen den Hohlkolben mit einem Ringraum umschließenden Gehäuseteil und umgekehrt verschoben wird.

Bei dieser Ausführung gemäß der Erfindung tritt der zu regelnde Stoff an der offenen Hohlkolbenseite ein und strömt in mehreren Stromfäden aus den Durchflußschlitzen des Hohlkolbenmantels in den mit Abflußstutzen versehenen Ringraum des Gehäuses, wobei die Stromfäden sich voneinander fortbewegen und deshalb sich nicht mehr, wie es bei Schiebern und Hähnen der Fall ist, gegenseitig behindern können. Infolgedessen tritt auch schon bei den kleinsten Schlitzöffnungen ein ungestörter Durchfluß ein.

Werden die Schlitze im Hohlkolbenmantel parallel zur Hohlkolbenachse ausgeführt, so entspricht der Spindelhub jeweils der beim Verschieben des Hohlkolbens freigegebenen Schlitzhöhe, und der Bedienungsmann hat nunmehr in einfacher Weise von außen sichtbar einen klaren Überblick über die innere Stellung des Regelorgans.

Um bei voller Offenstellung starke Querschnittsänderungen zu vermeiden, wird erfindungsgemäß die Summe sämtlicher Schlitzdurchgänge gleich dem lichten Querschnitt der Rohrleitung ausgeführt. Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung wird erhalten, wenn ein Hohlkolben verwendet wird, bei dem sowohl der Innendurchmesser als auch die in seinem Mantel vorgesehenen Schlitze in ihrer Länge der jeweiligen Nennweite der Rohrleitung entsprechen. In diesem Falle beträgt die Summe der Schlitzdurchgänge den vierten Teil der Fläche des Hohlkolbenmantels und die wirksame Hubhöhe ist gleich der jeweiligen Nennweite der Rohrleitung, was die Handhabe bzw. die Feineinstellung der Regelvorrichtung wesentlich erleichtert.

Der lichte Querschnitt der Rohrleitung berechnet sich nach der Formel: die Mantelfläche des Hohlkolben nach der Formel: M = (Pi)d . s, wobei d = Rohrdurchmesser, s = Kolbenhub ist. Wird s = d, so ist M = d(exp)2 . (Pi). Da nun J = 1/4 d(exp)2(Pi) und damit gleich 1/4 M ist, so ergibt sich daraus, daß bei einer Schlitzlänge von der Nennweite des Rohrdurchmessers, der lichte Durchgang sämtlicher Schlitze in Summe gleich einem Viertel der Kolbenmantelfläche betragen muß.

Da die Durchflussmenge proportional mit dem Kolbenhub wächst, so erreicht der Durchgang des Mediums seinen Höchstwert erst dann, wenn der Hub die Grösse der Nennweite erreicht hat.

Um günstige Strömungsverhältnisse zu erhalten, empfiehlt es sich, den Ringraum im Abströmgehäuse so zu bemessen, dass beim Austritt des flüssigen oder gasförmigen Mediums durch die Schlitze des Hohlkolbens die Geschwindigkeit in dem Ringraum weder vergrössert noch verringert wird. Um dies zu erreichen, werden gemäss der Erfindung die Schlitze gleichmässig auf dem Mantel des Hohlkolbens verteilt und der Breite des Ringraumes gleich gewählt.

Zur weiteren Erhöhung der Genauigkeit des Regelvorganges wird der den Hohlkolben eng umschließende Gehäuseteil mit einer Dichtung versehen, die Schlupfmengen des zu regelnden Stoffes am äusseren Hohlkolbenmantel verhindert.

Schliesslich ist am Deckel des Hohlkolbens ein kragenartig überstehender Rand vorgesehen, der als Ventildichtfläche ausgebildet ist und nach völligem Abschluss der Durchflusschlitze auf einer entsprechenden Sitzfläche am Gehäuse aufsitzt, sodass das Regelorgan gleichzeitig in vorteilhafter Weise auch als äusserst wirksames Absperrorgan und zwar mit doppelter Absperrung verwendet werden kann.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles in einem senkrechten Schnitt näher erläutert.

Wie die Zeichnung erkennen lässt, besteht das Regelorgan aus einem engeren und einem daran anschliessenden weiteren Gehäuseteil 1 bzw. 2, von welchen der erstere einen am unteren Ende offenen, oben durch einen Deckel 5 verschlossenen Hohlkolben 3 unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes 15 eng dicht umschliesst, der in seinem Mantel mit mehreren auf dem Umfange gleichmässig verteilten Längsschlitzen 4 versehen ist.

Mit 6 ist die zur Betätigung des Hohlkolbens erforderliche Spindel bezeichnet, die in dem Deckel 5 befestigt ist und durch eine Stopfbuchse 8 des auf dem erweiterten Gehäuseteil 2 aufgesetzten abnehmbaren Deckels 7 nach außen geführt wird.

Der Gehäuseteil 7 ist mit einem seitlichen Austrittsstutzen 9 versehen.

Der kragenartig überstehende Rand 11 legt sich in der untersten Stelle des Kolbenhubes auf die Schulter 12 am oberen Ende des verjüngten Gehäuseteils 1 auf, wobei ein völlig dichter Abschluß gegebenenfalls unter Einfügung eines Dichtungsringes 10 zwischen den beiden Gehäuseteilen 1 und 2 hervorgerufen wird. Die Flanschen 13 und 14 dienen zum Einbau der beschriebenen Vorrichtung in die nicht dargestellte Rohrleitung.

Die Schlitze 4 sind bei dem Ausführungsbeispiel parallel zur Mittelachse des Hohlkolbens angeordnet und in dem Mangel des Hohlkolbens soweit nach oben durchgeführt, daß bei der Verschiebung des Hohlkolbens der obere Teil der Schlitze für den Eintritt des Mediums in den Gehäuseteil 2 freigegeben wird.

Die Schlitze haben eine Länge, die dem Durchmesser d, d.h. also der Nennweite der Rohrleitung entspricht. Bei einem vollen Hub des Hohlkolbens sind die Schlitze 4 in ihrer ganzen Länge für den Durchtritt des Mediums freigelegt. Da die Durchflußmenge proportional mit dem Kolbenhub wächst, so steigt durch eine Betätigung der Spindel die Menge des aus den Schlitzen austretenden Mediums von 0 bis 100% gleichmäßig an. Es ist daher möglich, auf dem Deckel 7 des Gehäuses eine Skala anzubringen, auf der die Durchflußmengen in jeder Stellung des Hohlkolbens abgelesen werden können.

Ein weiterer Dichtungsring 15 befindet sich im oberen Teil des engen Gehäuseteiles 1, der einerseits in jeder Regelstellung das Durchschlüpfen von Gas oder Flüssigkeit unter Umgehung der Schlitze verhindert und andererseits in der Schliesstellung des Hohlkolbens als zweite Abdichtung wirkt.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, vielmehr können im einzelnen Änderungen vorgenommen werden, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims (6)

1.) Vorrichtung zum Regeln der durch eine Rohrleitung fließenden Menge von gasförmigen oder flüssigen Stoffen, gekennzeichnet durch einen im Mantelteil mit Durchflußschlitzen (4) und am Deckel (5) mit einer Betätigungsspindel (6) versehenen Hohlkolben (3), der mittels der Spindel (6) aus einem den Hohlkolben (3) eng umschließenden Gehäuseteil (1) in einem mit letzterem fest verbundenen Gehäuseteil (2) und umgekehrt verschoben wird.

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Durchgangsquerschnitt sämtlicher Schlitze (4) zusammengenommen gleich dem lichten Querschnitt der Rohrleitung ist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnete, daß die Schlitze (4) parallel zur Längsachse des Hohlkolbens (3) verlaufen, eine Schlitzlänge etwa von der Größe der Nennweite der Rohrleitung haben, und daß der Gesamtdurchgangsquerschnitt der Schlitze (4) ein Viertel der Mantelfläche des Hohlkolbens (3) ausmacht.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen dem Hohlkolben und dem Gehäuseteil (2) eine Breite von etwa einem Achtel des Hohlkolbenumfanges besitzt.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkolben (3) am oberen Ende des ihn eng umschließenden Gehäuseteils (1) durch einen Dichtungsring (15) abgedichtet wird.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß der Hohlkolbendeckel (5) an seinem äußeren kragenartig überstehenden Rande (11) mit einer Ventildichtfläche versehen ist, die nach völligem Abschluß der Durchflußschlitze auf eine entsprechende Sitzfläche (12) im Oberteil des Gehäuses (1) sich absetzt.