NL9000339A

NL9000339A - Drukvalreductie-inrichting, en klep voorzien van een drukvalreductie-inrichting.

Info

Publication number: NL9000339A
Application number: NL9000339A
Authority: NL
Original assignee: System Engineering & Component
Priority date: 1990-02-13
Filing date: 1990-02-13
Publication date: 1991-09-02
Also published as: EP0442582A1; DE69104238T2; ATE112370T1; DE69104238D1; US5161576A; ES2064874T3; EP0442582B1

Description

Titel: Drukvalreductie-inrichting, en klep voorzien van een drukvalreductie-inrichting

De uitvinding heeft betrekking op een drukvalreductie-inrichting voor het reduceren van de drukval over een eerste doorlaatopening van een klep.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een klep voorzien van een drukvalreductie-inrichting voor het reduceren van de drukval over een eerste doorlaatopening van de klep.

In het hiernavolgende wordt met de algemene term "klep" bijvoorbeeld een afsluitklep of regelklep bedoeld. Een dergelijke klep kan zijn aangebracht in een transportleiding voor een vloeibaar of gasvormig medium, en dient bijvoorbeeld voor het naar keuze openen of sluiten van de leiding, of voor het regelen van het debiet in de leiding onder handhaving van een vaste druk aan de inlaatzijde of aan de uitlaatzijde, danwel een zodanig variabele druk aan de inlaatzijde en aan de uitlaatzijde, dat aan eisen ten aanzien van de toepassing van de klep wordt voldaan. In het algemeen is de klep in een bedrijfstoestand in mindere of meerdere mate geopend, waarbij het medium door een doorlaatopening van de klep stroomt onder invloed van het over deze doorlaatopening aanwezige drukverschil. Hierbij kan de druk aan de instroomzijde en aan de uitstroomzijde van de klep zijn bepaald door externe factoren, en dus vastliggen. Bijvoorbeeld in het geval van een transport van aardgas kan de klep zijn aangebracht als scheiding tussen een regionaal distributienet en een stadsnet, waarin respectievelijk drukken van 40 Bara en 8 Bara heersen. Het is bekend, dat in de onmiddelijke omgeving van de doorlaatopening van de klep zeer hoge stromingssnelheden kunnen optreden. Dit is ongewenst, aangezien het snel stromende medium zeer veel lawaai kan produceren en veel slijtage kan toebrengen aan de klep. Ten einde dit te voorkomen is het, bij behoud van de oorspronkelijke eigenschappen met betrekking tot afdichtend vermogen, regelend vermogen·, primaire druk, secondaire druk, en debiet, gewenst om de in de klep optredende stromingssnelheden respectievelijk turbulenties te beperken. Het is daarom een eerste doel van de uitvinding een klep zodanig uit te voeren, dat de in de klep optredende stromingssnelheden een aanvaardbaar niveau hebben, en dat de turbulenties een aanvaardbare amplitude en/of frequentie hebben.

Er zijn reeds vele kleppen in gebruik, waarvan het door hoge stromingssnelheden veroorzaakte lawaai en/of slijtage tot nog toe geaccepteerd werd. Teneinde deze bestaande kleppen aan te passen aan steeds strenger wordende milieueisen met betrekking tot geluidsproductie, en ze tevens een langere levensduur te geven, is het op zich bekend een bestaande klep te voorzien van afzonderlijke turbulentie-beperkende organen. Deze turbulentie-beperkende organen worden in de nabijheid van de doorlaatopening aangebracht, en omvatten bijvoorbeeld een metaalschuim of een gesinterd materiaal, of een gaas, of een van vele nauwe doorstroomkanalen voorziene wand, waarbij het medium gedwongen wordt deze turbulentie-beperkende organen te doorstromen. Deze maatregelen zijn gebaseerd op het verdelen van de stroming in zeer veel deelstromen, waarbij voor elke deelstroming het Reynoldsgetal is verlaagd. Het is bekend dat, willen deze' turbulentie-beperkende organen een goed effect sorteren, zij stroomafwaarts van de doorlaatopening in de direkte nabijheid daarvan aangebracht dienen te worden, zodanig dat het door de doorlaatopening stromende medium wordt gedwongen om direkt na het verlaten van de doorlaatopening door de turbulentie-beperkende organen te stromen. Bij bepaalde uitvoeringsvormen van bestaande kleppen is het echter zeer moeilijk of zelfs onmogelijk om de turbulentie-beperkende organen op deze ideale positie ten opzichte van de doorlaatopening te monteren. Het is derhalve een verder doel van de uitvinding een bestaande klep zodanig aan te passen, dat enerzijds een aanvaardbare situatie ontstaat waarbij kan worden afgezien van genoemde turbulentie-beperkende organen, terwijl anderzijds, indien het toch gewenst is om de genoemde turbulentie-beperkende organen aan te brengen, een geschikte uitstroomopening wordt verschaft voor het direkt daaraan grenzend, aan de uitstroomzijde daarvan, aanbrengen van de genoemde turbulentie-beperkende organen.

Daartoe verschaft de uitvinding een drukvalreductie-inrichting voor het reduceren van de drukval over een eerste doorlaatopening van een klep met een ten opzichte van een klepzitting beweegbaar kleplichaam voor het variëren van de grootte van de eerste doorlaatopening, welke drukvalreductie-inrichting dient om een tweede doorlaatopening van de klep in serie met de eerste doorlaatopening te definiëren.

Hierdoor wordt bereikt dat in het inwendige van de klep, tussen de eerste doorlaatopening en de tweede doorlaatopening, zich een druk instelt die gelegen is tussen de inlaatdruk en de uitlaatdruk. In feite vindt er aldus een getrapte drukreductie plaats, waarbij de drukval over de eerst aangestroomde doorlaatopening gelijk is aan het drukverschil tussen de inlaatdruk en de tussengelegen druk, en waarbij het drukverschil over de laatst aangestroomde doorlaatopening gelijk is aan het drukverschil tussen de tussengelegen druk en de uitlaatdruk. Bijgevolg is de drukval over elke doorlaatopening minder dan wanneer de drukval tussen de inlaatdruk en de uitlaatdruk opgevangen zou moeten worden door één enkele doorlaatopening. Dit heeft tot gevolg dat voor elke doorlaatopening volgens de uitvinding de aldaar optredende stromingssnelheden in het algemeen minder zijn dan wanneer deze opening de totale drukval over de klep zöu moeten opvangen.

Bij voorkeur is de tweede doorlaatopening zodanig georiënteerd, dat de stroming hierdoor radiaal van binnen naar buiten plaats vindt. Hierdoor wordt aan het door de tweede doorlaatopening stromende medium steeds.meer ruimte voor expansie verschaft waardoor de snelheden verder beperkt blijven, terwijl voorts het eventueel aanbrengen van de in het bovenstaande beschreven turbulentie-beperkende organen wordt vereenvoudigd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat de drukvalreductie-inrichting een eerste drukvalreductie-gedeelte dat dient om gekoppeld te worden met het kleplichaam teneinde hiermee beweegbaar te zijn. Bij voorkeur omvat de drukvalreductie-inrichting een tweede drukvalreductie-gedeelte, waarbij tenminste één van de drukvalreductie-gedeelten is voorzien van ten minste één opening, en waarbij de drukvalreductie-gedeelten ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn voor het variabel vrijgeven respectievelijk afsluiten van de opening(en).

Gebleken is, dat de stromingssnelheden door de maatregelen volgens de uitvinding in het bijzonder goed worden beperkt bij een bijzonder goede beperking van de turbulenties en de daardoor veroorzaakte slijtage en geluid, wanneer steeds geldt: P1/P2 < P2/P3 waarbij PI de inlaatdruk is, P2 de druk is tussen de beide doorlaatopeningen, en P3 de uitlaatdruk is.

Voorts beoogt de uitvinding te voorzien in een geluidarme klep waar in mindere mate slijtage zal optreden.

Daartoe verschaft de uitvinding een klep met een ten opzichte van een klepzitting beweegbaar kleplichaam voor het variëren van de grootte van een eerste doorlaatopening, welke klep is voorzien van een drukvalreductie-inrichting volgens de uitvinding.

Bij voorkeur is de verhouding tussen het doorstroomopper-vlak van de eerste doorlaatopening en het doorstroomoppervlak van de tweede doorlaatopening in hoofdzaak constant, onafhankelijk van de positie van het kleplichaam ten opzichte van de klepzitting.

Bij voorkeur omvatten het eerste drukvalreductie-gedeelte en het tweede drukvalreductie-gedeelte twee coaxiaal opgestelde cilindervormige gedeelten die axiaal ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn, waarbij het tweede drukvalreductie-gedeelte grotere radiale afmetingen heeft dan het eerste drukvalreductie-gedeelte, en waarbij genoemde opening(en) zijn aangebracht in de cilindervormige wand-gedeelten van het tweede drukvalreductie-gedeelte. Het is hierbij van voordeel wanneer de genoemde cilindervorm een cirkelcilindervorm is. Dit maakt het aanbrengen van eventuele turbulentie-beperkende organen bijzonder eenvoudig en doeltreffend.

In een voorkeursuitvoeringsvorm van de drukvalreductie-inrichting volgens de uitvinding worden de opening(en) in het tenminste ene drukvalreductie-gedeelte gedefinieerd door een poreus gedeelte van dit drukvalreductie-gedeelte. Bij voorkeur is het poreus gedeelte althans ten dele van metaalschuim vervaardigd. Hierdoor heeft de drukvalreductie-inrichting tevens een turbulentie-beperkende werking.

In het hiernavolgende zal de uitvinding nader worden verduidelijkt door beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen onder verwijzing naar de tekening, waarbij:

Fig.lA een schematische doorsnede toont van een bekende stromingsopenende klep;

Fig.lB een schematische doorsnede toont van de klep van fig.lA, voorzien van een bekend turbulentie-beperkend orgaan;

Fig.2A een schematische doorsnede toont van een bekende stromingssluitende klep;

Fig.2B een schematische doorsnede toont van de klep van fig.2A, voorzien van een bekend turbulentie-beperkend orgaan;

Fig.3A-B een schematische doorsnede tonen van een eerste uitvoeringsvorm van een stromingssluitende klep volgens de uitvinding, in een gesloten (A) repectievelijk gedeeltelijk geopende stand (B); Fig.3C een schematische doorsnede toont van de klep van fig.3A-B, voorzien van een turbulentie-beperkend orgaan;

Fig.4 een schematische doorsnede toont van een tweede uitvoeringsvorm van een stromingssluitende klep volgens de uitvinding;

Fig.5A-B in doorsnede een praktische uitvoeringsvorm van de klep van fig.4 illustreren, in een gesloten (A) repectievelijk gedeeltelijk geopende stand (B); Fig.6A een schematische doorsnede toont van een eerste uitvoeringsvorm van een stromingsopenende klep volgens de uitvinding;

Fig.6B een schematische doorsnede toont van de klep van fig.6A, voorzien van een turbulentie-beperkend orgaan; en

Fig.7A-B in doorsnede een andere uitvoeringsvorm van een klep volgens de uitvinding illustreren, in een gesloten (A) repectievelijk gedeeltelijk geopende stand (B).

In het hiernavolgende wordt eerst door bespreking van twee typen van bekende kleppen beschreven welke problemen daarbij op kunnen treden, en welke maatregelen reeds zijn geprobeerd om deze problemen op te lossen.

Figuur IA toont een schematische doorsnede van een in zijn algemeenheid met het verwijzingscijfer 1 aangeduide bekende klep, omvattende een kleplichaam 10 en een klep-behuizing 20. De klep 1 is bij wijze van voorbeeld uitgevoerd als een ten opzichte van een ringvormige klepzitting 21 axiaal verplaatsbare schotel 11, waarbij de axiale afstand tussen de klepzitting 21 en de schotel 11 de grootte van de eerste doorlaatopening 22 definieert. De klep 1 is verbonden met een toevoerleiding 25 respectievelijk een afvoerleiding 26 voor het toevoeren van een stromings-medium naar de klep 1 respectievelijk het afvoeren van een stromings-medium vanaf de klep 1. De stromingsrichting van het medium door de klep 1 is aangeduid met de pijl Fi. De klep 1 is van het stromingsopenende type, hetgeen wil zeggen dat de door de stroming van het medium op het kleplichaam 10 uitgeoefende kracht de grootte van de doorlaatopening 22 tracht te vergroten.

Aan de klepzittingzijde van de doorlaatopening 22 heeft het medium een relatief hoge druk Ph. Aan de kleplichaamzijde van de doorlaatopening 22 heeft het medium een relatief lage druk Pl. Wanneer het medium· door de doorlaatopening 22 stroomt, vindt een overgang plaats van de relatief hoge druk Ph naar de relatief lage druk Ρχ,, zodat het medium expandeert. De mate van expansie zal hierbij afhangen van het type medium en van de fase waarin het medium zich bevindt. Hierbij kunnen zich problemen voordoen, zoals overmatige geluidsproductie, die veroorzaakt worden door een plaatselijk te grote stromingssnelheid respectievelijk turbulentie. Doordat de stroming door de doorlaatopening 22 radiaal naar buiten is gericht, zoals is aangeduid met de pijl F2, biedt de klep 1 in de stromingsrichting gezien steeds meer ruimte aan het zich expanderende medium. Hierdoor kunnen genoemde problemen bij deze klep 1 beperkt blijven, mits daartoe geëigende maatregelen worden genomen.

In figuur 1B is de in figuur IA weergegeven klep 1 voorzien van een op zich bekend extra orgaan 30 voor het beperken van de turbulentie. Het extra orgaan 30 heeft een cilindervorm, en is bij voorbeeld vervaardigd van metaalschuim. Het orgaan 30 is met slechts een zeer geringe radiale speling coaxiaal opgesteld ten opzichte van de schotel 11 van het kleplichaam 10. Zoals uit figuur 1B duidelijk zal zijn, wordt aldus het uit de doorlaatopening 22 stromende medium gedwongen dm direkt na het passeren van de doorlaatopening 22 door het orgaan 30 te stromen (zie de pijl F3). Eveneens zal het duidelijk zijn dat bij het veranderen van de axiale positie van het kleplichaam 10 het doorstroomde oppervlak van het orgaan 30 in gelijke mate varieert.

Figuur 2A toont een schematische doorsnede van een in zijn algemeenheid met het verwijzingscijfer 3 aangeduide bekende klep van het stromings-sluitende type, dat wil zeggen dat de door de stroming van het medium op het. kleplichaam 40 uitgeoefende kracht de grootte van de doorlaatopening 52 tracht te verminderen. De .stromingsrichting van het medium door de klep 3 is aangeduid met de pijl F4. Een dergelijke stromings-sluitende uitvoering heeft ten opzichte van een stromings-openende uitvoering het voordeel, dat in de gesloten toestand van de klep 3 de door de druk van het medium uit geoefende kracht de klep 3 gesloten tracht te houden, hetgeen uit veiligheidsoverwegingen gewenst kan zijn. Een nadeel daarvan is echter, dat bij een zeer kleine doorlaatopening 52 het kleplichaam 40 de neiging heeft te oscilleren tussen de gedeeltelijk geopende positie en de geheel gesloten positie.

De in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm heeft dit nadeel niet, maar heeft daarentegen niet het ten aanzien van figuur 2 besproken veiligheidsvoordeel.

In verband met een plaatselijk te grote stromingssnelheid respectievelijk turbulentie is een nadeel van de in figuur 2A weergegeven uitvoeringsvorm, dat de stroming van het medium van de relatief hoge druk Ph naar de relatief lage druk Pl door de doorlaatopening 52 radiaal van buiten naar binnen is gericht (zie de pijl F5). Ook hierbij vindt een expansie van het medium plaats, maar de vorm van de klep 3 is echter zodanig, dat aan het zich expanderende medium steeds minder ruimte wordt geboden, waardoor de stromingssnelheden bij het passeren van de doorlaatopening 52 nog veel groter worden. Bij een klep van het type zoals in fig.2 geïllustreerd is, zullen dan ook in het algemeen eerder en in heviger mate problemen optreden die veroorzaakt worden door te hoge stromingssnelheden en/of turbulenties. Deze stromingssnelheden en/of turbulenties kunnen bijvoorbeeld aanleiding zijn tot een verhoogde geluidsproduktie en een verhoogde slijtage aan het kleplichaam 40 en/of aan de klepbehuizing 50.

In figuur 2B is weergegeven' hoe geprobeerd kan worden deze problemen met bekende middelen op te lossen door de in figuur 2A weergegeven klep te voorzien van een bijvoorbeeld van metaalschuim vervaardigd extra orgaan, dat aan de instroomzijde (60) of aan de uitstroomzijde (60') van de doorlaatopening 52 kan zijn aangebracht. Een dergelijk extra orgaan heeft echter een geringer effect dan onder verwijzing naar figuur 1B besproken is. Een aan de instroomzijde aangebracht extra orgaan 60 heeft vrijwel geen effect, omdat het wordt doorstroomd door het zich op de hoge druk Ph bevindende medium. Enerzijds is hierbij de snelheid al op een aanvaardbaar niveau, anderzijds biedt het orgaan 60 aan gecomprimeerd medium minder weerstand dan aan geëxpandeerd medium. Een aan de uitstroomzijde aangebracht extra orgaan 60* heeft vrijwel geen effect, omdat hierbij de afstand tussen het orgaan 60' en de doorlaatopening 52 dermate groot is, dat het medium al de ongewenste snelheden en/of turbulenties bereikt voordat het het orgaan 60* bereikt. Een ander bezwaar is daarbij, dat de grootte van het doorstroomde oppervlak van het orgaan 601 constant is en niet varieert met de axiale positie van het kleplichaam 40.

In het hiernavolgende worden de maatregelen verduidelijkt die volgens de uitvinding de bovengenoemde problemen oplossen.

In figuur 3A-C is schematisch een in zijn algemeenheid met het verwijzingscijfer 5 aangeduide eerste uitvoeringsvorm van een stromingssluitende klep volgens de uitvinding getoond, die is voorzien van een drukvalreductie-orgaan 100 volgens de uitvinding. In figuur 3 duiden gelijke verwijzingscijfers als in figuur 2 gelijke onderdelen aan.

Hierbij wordt er uitdrukkelijk op gewezen, dat figuur 3 een geheel nieuw vervaardigde klep 5 volgens de uitvinding kan illustreren, maar ook kan figuur 3 een bestaande klep 3 illustreren die volgens de uitvinding is verbeterd door het aanbrengen van een drukvalreductie-orgaan 100 volgens de uitvinding.

Het drukvalreductie-orgaan 100 omvat een aan de van het kleplichaam 40 afgekeerde zijde van de eerste doorlaatopening 52 van de klep 5, in dit geval dus stroomafwaarts van de doorlaatopening 52, middels bevestigingsorganen 102 aan het kleplichaam 41 bevestigd medium-ondoorlaatbaar eerste drukvalreductie-gedeelte 103 en een aan de klepzitting 51 bevestigd medium-ondoorlaatbaar tweede drukvalreductie-gedeelte 101. Het eerste en tweede drukvalreductie-gedeelte 103 en 101 zijn busvormig uitgevoerd, en zijn coaxiaal aan elkaar en aan het kleplichaam 41 opgesteld, waarbij het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 een kleinere radiale afmeting heeft dan het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 en daarbinnen is opgesteld. De vorm van de buitenzijde van het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 komt daarbij overeen met de vorm van de binnenzijde van het tweede drukvalreductie-gedeelte 101, en vormt hiermee een nauwe passing. Bij voorkeur hebben beide drukvalreductie-gedeelten 101 en 103 een cilindrische vorm.

Tussen het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 en het kleplichaam 41 is een axiale ruimte 104 vrijgelaten waarvan de axiale afmeting ten minste overeenkomt met de maximale doorlaathoogte van de doorlaatopening 52.

Aan de van de doorlaatopening 52 afgekeerde zijde is het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 voorzien van een dichte eindwand 105. In de nabijheid van de eindwand 105, bij voorkeur op een geringe afstand daarvan, is het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 voorzien van één of meerdere openingen 106. De axiale afmeting van deze openingen 106 is ten minste even groot als genoemde maximale doorlaathoogte van de doorlaatopening 52.

In de in figuur 3A getoonde bedrijfstoestand van de klep 5 volgens de uitvinding sluit de schotel 41 van het kleplichaam 40 de doorlaatopening 52 geheel af. Er vindt thans geen stroming plaats. Het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 sluit de openingen 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 nagenoeg geheel af. Hierbij blijft een kleine restopening of lek-opening gehandhaafd, om te verzekeren dat de sluit-functie van de klep wordt uitgeoefend door de daarvoor ontworpen combinatie van de schotel 41 en de klepzitting 51.

In de in figuur 3B weergegeven bedrijfstoestand van de klep 5 is de doorlaatopening 52 door het kleplichaam 40 gedeeltelijk vrijgegeven. Bij het overgaan van de in figuur 3A getoonde bedrijfstoestand naar de in figuur 3B getoonde bedrijfstoestand kan het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 de openingen 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 gelijktijdig vrijgeven met het vrijgeven van de doorlaatopening 52 door het kleplichaam 40, maar bij voorkeur is een en ander zodanig geconstrueerd dat de openingen 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 juist een weinig later worden vrijgegeven door het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 dan het vrijgeven van de doorlaatopening 52 door het kleplichaam 40. Hierdoor wordt bereikt dat de voornaamste drukval plaatsvindt over de openingen 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101. Het is hierbij niet zo, dat het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 ten opzichte van het . tweede drukvalreductie-gedeelte 101 fungeert als een afsluiter, aangezien er tussen de wand van het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 en de wand van het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 een zekere speling aanwezig is.

De in figuur 3 weergegeven klep 5 heeft het voordeel behouden van de in figuur 2 weergegeven klep 3 met betrekking tot het stromingssluitende karakter daarvan. Door het stromende medium worden nu echter twee openingen gepasseerd, namelijk in de eerste plaats de (oorpronkelijke) opening 52 van de klepschotel 41 ten opzichte van de klepzitting 51, en in de tweede plaats de in stromingsrichting achter de opening 52 gelegen opening(en) 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101. Bij beide passages treedt een drukval op. Binnen het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 heerst dus een druk Pm die lager is dan de ingangsdruk Ph van de klep 5 en die hoger is dan de uitgangsdruk Pl van de klep 5. Aldus treden na passage van de doorlaatopening 52 tussen het kleplichaam 40 en de klepzitting 51 niet de onder verwijzing naar figuur 2A beschreven grote stroomsnelheden op. Ook zullen dergelijke grote stroomsnelheden niet optreden bij het passeren van de openingen 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101, omdat enerzijds hierbij de drukval minder is dan beschreven onder verwijzing naar figuur 2A, en omdat anderzijds hierbij, op vergelijkbare wijze zoals beschreven onder verwijzing naar figuur IA, door de constructie van de klep-5 aan het zich na en nabij de openingen 106 expanderende medium in stromingsrichting gezien steeds meer ruimte wordt verschaft. De condities voor expansie zonder het optreden van grote stromingssnelheden zijn dus· bij de openingen 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 gunstiger dan bij de doorlaat-opening 52 tussen het kleplichaam 40 en de klepzitting 51, en om die reden is het gunstiger om de drukval over de openingen 106 groter te laten zijn dan de drukval over de doorlaatopening 52.

Opgemerkt wordt in dit verband, dat met drukval hier de relatieve drukval en niet de absolute drukval wordt bedoeld. Indien bijvoorbeeld de inlaatdruk Ph 40 bara bedraagt en de uitlaatdruk Pl 8 bara, en een en ander zodanig is gedimensioneerd dat de druk Pm in het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 20 bara bedraagt, dan bedraagt de absolute drukval over de doorlaatopening 52 20 bara en de absolute drukval over de openingen 106 12 bara, zodat de absolute drukval over de openingen 106 kleiner is dan de absolute drukval over de doorlaatopening 52. De relatieve drukval over de doorlaatopening 52 bedraagt echter een factor 2 (40 bara : 20 bara), terwijl de relatieve drukval over de openingen 106 een factor 2,5 bedraagt (20 bara : 8 bara), en dus groter is dan de relatieve drukval over de doorlaatopening 52.

Door het verschaffen van een tweede doorlaatopening vindt als het ware een getrapte drukreductie plaats, zodat de drukval bij iedere doorlaatopening kleiner is dan totale drukval over de gehele klep (in het bovenstaande voorbeeld is deze totale drukval een factor 5, namelijk 40 bara : 8 bara). Aldus is reeds voor iedere doorlaatopening de situatie gunstiger dan wanneer deze doorlaatopening als enige aanwezig zou zijn in de klep. Nu is, zoals in het voorgaande is besproken, de situatie bij de tweede doorlaatopeningen 106 gunstiger dan bij de oorspronkelijke doorlaatopening 52 met betrekking tot de kans op het optreden van onaanvaardbare stromingssnelheden en turbulenties, en met betrekking tot het aanbrengen van eventuele extra turbulentie-beperkende organen. Het verdient daarom aanbeveling een en ander zodanig te dimensioneren, dat steeds de drukval aan de uitlaatzijde groter is dan de drukval aan de inlaatzijde.

Het zal duidelijk zijn dat in de in figuur 3 weergegeven klep 3, bij het variëren van de axiale positie van het klep-lichaam 41, de grootte van het door het eerste drukval-reductie-gedeelte 103 vrijgegeven gedeelte van de opening 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 in hoofdzaak in gelijke mate varieert met de grootte van de doorlaatopening 52 tussen het kleplichaam 41 en de klepzitting 51. Hierdoor wordt bereikt dat de relatieve drukval over de doorlaatopening 52 en de relatieve drukval over de opening 106 in hoofdzaak constant blijft.

Hoewel aldus reeds een beperking van de optredende stromingssnelheid is bereikt, kan het toch gewenst zijn een extra orgaan aan te brengen zoals besproken onder verwijzing naar de figuren 1 en 2. Figuur 3C toont een situatie waarbij op vergelijkbare wijze als in figuur 1 een cilindervormig extra orgaan 61 is aangebracht om het tweede drukvalreductie-gedeelte 101. Het extra orgaan 61 bevindt zich hierbij in de direkte nabijheid van de tweede doorlaatopening 106, en aan de uitlaatzijde daarvan. Het zal duidelijk zijn dat het extra orgaan 61 (metaalschuim) dan de zelfde functie kan verrichten als beschreven onder verwijzing naar figuur 1B, aangezien het zich na passage van de opening 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 expanderende medium gedwongen wordt om direkt na deze passage het orgaan 61 te passeren. Ook zal het duidelijk zijn dat de grootte van het doorstroomde oppervlak van het orgaan 61 varieert met de positie van het kleplichaam, en wel in evenredigheid met de grootte van het door het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 vrijgegeven gedeelte van de opening 106.

Figuur 4 toont een in zijn algemeenheid met het verwijzingscijfer 6 aangeduide voorkeursuitvoeringsvorm van een klep volgens de uitvinding, die vergelijkbaar is met de klep 5 maar waarbij de functie van het tweede drukvalreductie-gedeelte en het extra orgaan 61 door één.orgaan wordt vervuld, doordat hierbij een drukvalreductieorgaan 110 een tweede drukvalreductie-gedeelte 111 omvat waarvan de zijwanden althans ten dele (112) zijn vervaardigd van bijvoorbeeld metaalschuim teneinde deze zijwanden een poreus karakter te geven. Het drukvalreductieorgaan 110 heeft dus als het ware een daarin geïntegreerd extra turbulentie-beperkend orgaan 112. Hierbij wordt het vrijgegeven deel van de openingen 106 gedefinieerd door de door het eerste drukvalreductie-gedeelte 103 vrijgegeven gedeelten van de poreuze zijwandgedeelten 112. De zijwandgedeelten 112 kunnen zich axiaal en/of tangentiaal uitstrekken over een deel van de zijwanden van het tweede drukvalreductie-gedeelte 111.

In figuur 5A-B is een doorsnede getoond van een klep 7 die een praktische uitvoeringsvorm is van de in figuur 4 weergegeven klep 6, bij een gesloten (figuur 5A) respectievelijk gedeeltelijk geopende (figuur 5B) axiale positie van het kleplichaam 40, waarbij de stroming verloopt volgens de pijl F5.

Figuur 6A toont een een in zijn algemeenheid met het verwijzingscijfer 8 aangeduide voorkeursuitvoeringsvorm van een stromingsopenende klep volgens de uitvinding. Ook hierbij wordt er uitdrukkelijk op gewezen, dat figuur 6A een geheel nieuw vervaardigde klep 8 volgens de uitvinding kan illustreren, maar ook kan figuur 6A een bestaande klep 1 (zie figuur IA) illustreren die volgens de uitvinding is verbeterd door het aanbrengen van een drukvalreductie-orgaan 100 volgens de uitvinding. Het drukvalreductie-orgaan 100 is op vergelijkbare wijze aan het kleplichaam 10 bevestigd als beschreven onder verwijzing naar figuur 3, en bevindt zich in dit geval dus stroomopwaarts van de doorlaatopening 22.

Ook in de klep 8 zijn twee doorlaatopeningen 106, 22 in stromingsrichting achter elkaar gedefinieerd, namelijk in de eerste plaats de in stromingsrichting voor de opening 22 gelegen opening(en) 106 in het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 en in de tweede plaats de (oorpronkelijke) opening 22 van de klepschotel 11 ten opzichte van de klepzitting 21. De openingen 106 zijn hierbij dus instroomopeningen en de opening 22 is een uitstroomopening. De drukvalreducerende werking van de klep 8 is vergelijkbaar met die welke onder verwijzing naar figuur 3 is beschreven ten aanzien van de klep 5.

Hoewel aldus reeds een beperking van de optredende stromingssnelheid is bereikt, kan het toch gewenst zijn een extra orgaan aan te brengen zoals besproken onder verwijzing naar de figuren 1 en 2. Figuur 6B toont een situatie waarbij op vergelijkbare wijze als in figuur 1B een cilindervormig extra orgaan 30 is aangebracht om het kleplichaam 10. Het zal duidelijk zijn dat het extra orgaan 61 (metaalschuim) dan de zelfde functie kan verrichten als beschreven onder verwijzing naar figuur 1B, zonder gehinderd te worden door het drukval-reductie-orgaan 100.

In figuur 7A-B is een andere mogelijke uitvoeringsvorm getoond van een klep 90 volgens de uitvinding, bij een gesloten (figuur 7A) respectievelijk gedeeltelijk geopende (figuur 7B) stand van de klep 90. De klep 90 is van het dubbelzittings-type. Hierbij wordt de stroming verdeeld over twee parallelle stromingen, aangeduid door de pijlen F6 en F7, door twee parallel aangebrachte eerste doorlaatopeningen met elk een klepzitting 91,91’ en een kleplichaam 92,92’, waarbij de ene eerste doorlaatopening tussen de klepzitting 91 en het kleplichaam 92 op een stromingsopenende manier wordt door-stroomd (F6) en de andere eerste doorlaatopening tussen de klepzitting 91’ en het kleplichaam 92' op een stromings-sluitende manier wordt doorstroomd (F7). Een gevolg hiervan is, dat de door de stroming van het medium op de kleplichamen 92,92’ uitgeoefende kracht netto in hoofdzaak nul is. Bij de in fig.7A-B getoonde dubbelzittingsklep 90 is de stromingsopenende klep voorzien van een uit eén cilinder van metaalschuim bestaand turbulentie-beperkend orgaan 30, en is de stromingssluitende klep voorzien van een drukvalreductie-inrichting 110 zoals besproken onder verwijzing naar figuur 4. Het zal duidelijk zijn dat ook de stromingsopenende klep van deze dubbelzittingsklep 90 voorzien kan worden van een drukvalreductie-inrichting volgens de uitvinding, zoals besproken onder verwijzing naar figuur 6A-B.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeelden, maar dat het voor een deskundige mogelijk is om wijzigingen en/of modificaties aan te brengen die binnen de omvang van de uitvindingsgedachte vallen. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat het in de voorbeelden als star met de klepbehuizing verbonden weergegeven tweede drukvalreductie-gedeelte eveneens beweegbaar is, al dan niet in tegengestelde richting met het eerste drukvalreductie-gedeelte. Ook is het mogelijk dat bij een klep van het onder verwijzing naar figuur 6 beschreven type het tweede drukvalreductie-gedeelte 101 op vergelijkbare wijze als het tweede drukvalreductie-gedeelte 111 (figuur 4) althans ten dele is vervaardigd van een poreus materiaal, zoals bijvoorbeeld metaalschuim.

Claims

1. Drukvalreductie-inrichting voor het reduceren van de drukval over een eerste doorlaatopening van een klep met een ten opzichte van een klepzitting beweegbaar kleplichaam voor het variëren van de grootte van de eerste doorlaatopening, welke drukvalreductie-inrichting dient om een tweede doorlaatopening van de klep in serie met de eerste doorlaatopening te definiëren.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de tweede doorlaatopening zodanig is georiënteerd, dat de stroming hierdoor radiaal van binnen naar buiten plaats vindt.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat de drukvalreductie-inrichting een eerste drukvalreductie-gedeelte omvat dat dient om gekoppeld te worden met het kleplichaam teneinde hiermee beweegbaar te zijn.

4. Inrichting volgens conclusie 3, gekenmerkt door een tweede drukvalreductie-gedeelte, waarbij tenminste één van de drukvalreductie-gedeelten is voorzien van ten minste één opening, en waarbij de drukvalreductie-gedeelten ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn voor het variabel vrijgeven respectievelijk afsluiten van de opening(en).

5. Inrichting volgens tenminste één der conclusies 1-4, met het kenmerk dat steeds geldt: P1/P2 < P2/P3 waarbij PI de inlaatdruk is, P2 de druk is tussen de beide doorlaatopeningen, en P3 de uitlaatdruk is.

6. Inrichting volgens tenminste één der conclusies 1-5, met het kenmerk dat de opening(en) in het tenminste ene drukvalreductie-gedeelte gedefinieerd wordt resp. worden door een poreus gedeelte van dit drukvalreductie-gedeelte.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk dat het poreus gedeelte althans ten dele van metaalschuim is vervaardigd.

8. Inrichting volgens ten minste één der conclusies 4-7, met het kenmerk dat het eerste drukvalreductie-gedeelte en het tweede drukvalreductie-gedeelte twee coaxiaal opgestelde cilindervormige gedeelten omvatten die axiaal ten opzichte van elkaar beweegbaar zijn, waarbij het tweede drukvalreductie-gedeelte grotere radiale afmetingen heeft dan het eerste drukvalreductie-gedeelte, en waarbij genoemde opening(en) zijn aangebracht in de cilindervormige wandgedeelten van het tweede drukvalreductie-gedeelte.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk dat de genoemde cilindervorm een cirkelcilindervorm is.

10. Klep, met een ten opzichte van een klepzitting beweegbaar kleplichaam voor het variëren van de grootte van een eerste doorlaatopening, gekenmerkt door een drukvalreductie-inrichting volgens ten minste één der conclusies 1-9.

11. Klep volgens conclusie 10, met het kenmerk dat het eerste drukvalreductie-gedeelte op axiale afstand van het kleplichaam daaraan is bevestigd.

12. Klep volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk dat de verhouding tussen het doorstroomoppervlak van de eerste doorlaatopening en het doorstroomoppervlak van de tweede doorlaatopening althans in hoofdzaak constant is.

13. Klep volgens ten minste één der conclusies 10-12, welke klep van het stromingsopenende type is, met het kenmerk dat bij het openen van de klep uitgaande van de geheel gesloten toestand van de klep, de tweede doorlaatopening een weinig eerder opent dan de eerste doorlaatopening.

14. Klep volgens ten minste één der conclusies 10-12, welke klep van het stromingssluitende type is, met het kenmerk dat bij het openen van de klep uitgaande van de geheel gesloten toestand van de klep, de tweede doorlaatopening een weinig later opent dan de eerste doorlaatopening.