WO2018130422A1 - Axial-steuerventil zur steuerung des volumenstroms in einer gasleitung - Google Patents

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WO2018130422A1
WO2018130422A1 PCT/EP2018/000010 EP2018000010W WO2018130422A1 WO 2018130422 A1 WO2018130422 A1 WO 2018130422A1 EP 2018000010 W EP2018000010 W EP 2018000010W WO 2018130422 A1 WO2018130422 A1 WO 2018130422A1
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WO
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control valve
annular wall
axial control
passage
passage openings
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PCT/EP2018/000010
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jean-Claude Widmann
Maximilian Roth
Original Assignee
Truttenbach Asset Management Gbr (Vertretungsberechtigter Gesellschafter: Andreas Truttenbach, 77866 Rheinau)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K47/00—Means in valves for absorbing fluid energy
    • F16K47/08—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level and having a throttling member separate from the closure member, e.g. screens, slots, labyrinths
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
    • F16K3/22—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
    • F16K3/24—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members

Definitions

  • Axial control valve for controlling the volume flow
  • the invention relates to an axial control valve for controlling the Voluraenstroras in a gas line, comprising a housing having an upstream inlet opening, which is followed by a housing formed in the prechamber, which is at least partially bounded radially on the outside by an annular wall provided with openings, wherein in the housing a arranged outside the annular wall secondary channel is formed, which opens into an outflow opening, and with a valve body within the antechamber along a longitudinal axis L of Axial Steuerven- tils adjustable and engageable with an inner wall of the annular wall in sealing contact is, whereby at least some of the passage openings are closable, wherein a normal of the inflow opening, a normal of the outflow opening and the longitudinal axis L of the axial control valve _ coincide and / or parallel to each other.
  • a corresponding axial control valve is used for the reliable and precise adjustment of the volumetric flow rate of gas-
  • An axial control valve has a valve body which is displaceable along a longitudinal axis of the axial control valve within a housing. At opposite ends of the housing, an inflow opening and an outflow opening are provided which each extend perpendicular to the longitudinal axis of the axial control valve.
  • Axial in the sense of this application means an extension in the direction of the longitudinal axis.
  • Diadial refers to a direction perpendicular to the longitudinal axis.
  • An axial control valve of known design has a housing in the housing interior of an upstream prechamber is formed, in which a gas can flow, for example from a supply line through the inlet opening.
  • the pre-chamber is at least partially bounded on the outside by an annular wall provided with radial passage openings.
  • the gas can flow through the passage openings and then enters a arranged outside the annular wall, further channel, which is usually formed as an annular channel, flows in the further channel to the outflow opening and then at the latter from the housing of the axial control valve.
  • a valve housing Inside the housing, a valve housing is arranged, in which a valve body can be adjusted axially, ie in the direction of the longitudinal axis L of the axial control valve.
  • the valve body can be introduced into the pre-chamber and is then in sealing contact with the inner wall of the annular wall.
  • the valve body In a release position, the valve body is retracted so far that it blocks no or very few of the passage openings.
  • the valve body is displaced axially, it increasingly blocks more of the passageway Openings, so that the volume flow of the gas that can enter from the antechamber in the secondary channel is reduced.
  • the valve body In a closed position, the valve body covers all the passage openings, so that a flow is prevented.
  • the annular wall may have a net-like structure or the passage openings may be formed as bores which extend perpendicular to the longitudinal axis of the axial control valve and thus completely radially.
  • the gas enters the prechamber essentially in the axial direction through the inflow opening is then deflected by 90 ° in order to flow radially outwards through the radial passage openings, and then undergoes a further deflection by 90 ° in order to move inwards the further channel in turn substantially in the direction of the longitudinal axis L or parallel to flow to it.
  • loud flow noises occur, which are clearly perceptible even on the outside of the axial control valve and are perceived as unpleasant.
  • the invention has for its object to provide an axial control valve of the type mentioned, in which the noise development is reduced.
  • the passage openings are formed as bores, each with a straight passage axis B, wherein the passage axis B at least some passage openings and preferably all passage openings at an angle in the range of 20 ° to 70 ° obliquely to Longitudinal axis L of the axial control valve runs.
  • Each obliquely extending passage opening has a radially innenlie ⁇ ing inlet cross-section which is closer to the inlet opening of the housing than its radially outer outlet cross-section.
  • the passage openings are aligned so that the radially outer outlet cross section of the passage opening is arranged in the axial direction to the downstream end of the axial control valve offset from the axial position of the associated inlet cross section of the passage opening.
  • the angle is in the range of 30 ° to 60 ° and is in particular 45 °.
  • a "bore” in the context of the invention is any straight-line passage which has a straight, non-curved course and a straight longitudinal axis or passage axis.
  • the passage does not have to be made by a drilling operation, but other manufacturing methods may be used.
  • the passage axes of all passage openings extend at an angle to the longitudinal axis L of the control valve.
  • the annular wall is surrounded on its outer side facing away from the pre-chamber at a distance a from an outer further annular wall, in which further passage openings are formed. Between the inner annular wall and the outer further annular wall thus an intermediate chamber is formed, which serves as a swirling chamber, which has an additional reduction in the noise of the gas flow result.
  • the further passage openings are also formed as holes, each having a passage axis, wherein the passage axis of at least some other passage openings at an angle ß in the range of 20 ° to 70 ° to the longitudinal axis L of the control valve.
  • the passage axes of the passage openings of the annular wall extend parallel to the passage axes of the further passage openings of the outer further annular wall.
  • exit cross sections of the passage openings of the annular wall are arranged offset to inlet cross sections of the further passage openings of the further annular wall in the direction of the longitudinal axis of the axial control valve, ie from an outlet cross section of a passage opening
  • the gas flow exiting the inner annular wall experiences a slight deflection or deflection before it enters the assigned inlet cross section of the further passage opening of the further annular wall.
  • the distance a and thus the radial height of the intermediate chamber is preferably in the range of 2mm to 20mm and in particular in the range of 5mm to 15mm.
  • annular wall and / or the outer further annular wall are replaceably held on the housing. In this way, the flow behavior of the gas within the axial control valve can be adapted to different conditions in a simple manner.
  • Passage openings of the radially inner annular wall is equal to or smaller than the diameter of the further passage openings of the radially outer further annular wall.
  • the flow behavior of the gas can be influenced.
  • a cross-sectional constriction in the form of a circumferential, radially inwardly projecting, continuous bulge is formed in the flow direction directly behind the inflow opening. The entering through the inlet opening into the housing of the axial control valve gas flows over the bulge and has at the end of the bulge a radially outwardly directed flow component, whereby the entry of the gas is improved in the passage openings of the inner annular wall.
  • the invention is not limited to the fact that the control valve of the described direction is flowed through, but a reversal of the flow direction should also be encompassed by the invention.
  • Fig. 1 is a longitudinal section through an inventive
  • Fig. 3 is a longitudinal section through an inventive
  • Axial control valve according to a second embodiment and Fig. 4 is an enlarged detail of the passage openings of the annular wall of the axial control valve according to Figure 3.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an axial control valve 10, which has a housing 11 which encloses a housing interior 28.
  • the housing 11 has an axial longitudinal axis L and is flowed through from right to left in accordance with FIG. 1, as indicated by the arrows in FIG.
  • the arrow F indicates the flow direction.
  • the housing 11 On its upstream side, according to FIG. 1, on the right side, the housing 11 has an inflow opening 29 with an inflow cross-section which is perpendicular to the longitudinal axis L. running.
  • the inflow opening 29 is surrounded by a circumferential flange 12 which serves for attachment to a pipeline.
  • the housing 11 has an outflow opening 30 with a Ausströmquerites which is perpendicular to the longitudinal axis L.
  • the outflow opening 30 is surrounded by a circumferential flange 13, which serves for attachment to a secondary gas line.
  • a valve housing 17 is arranged and via supports 15 and 16 on the housing
  • annular channel 19 is formed.
  • valve body 24 is mounted along the longitudinal axis L and thus axially displaceable.
  • Figure 1 shows the valve body 24 in one of the valve housing
  • valve housing 17 pushed-out position (bottom view in Figure 1) and in a retracted into the valve housing 17 position (upper view in Figure 1).
  • a stub-shaped projection 14 is arranged, which merges into an inner tube 18, which passes through the valve housing 11.
  • an antechamber 20 is formed in the valve housing 11, which is bounded in the region between the housing 11 and the valve housing 17 by an annular wall 21.
  • annular wall 21 a plurality of passage openings 22 are provided, through which a gas located in the prechamber 20 can enter the continuing annular channel 19.
  • the annular wall 21 is formed by a pipe socket which is mounted replaceably.
  • the annular wall 21 is secured on the upstream, the inflow opening 29 facing side by means of a circumferential retaining ring 32 in the axial direction against displacement.
  • the retaining ring 32 rests with the interposition of a ring seal 33 on a clamping ring 34, which is designed with an L-shaped cross-section and the inlet opening 29 passes through and is fastened on the outside of the flange 12.
  • the clamping ring 34 has in its immediately adjoining the inflow opening 29 in the flow direction F area a continuous, radially inwardly directed, circumferential bulge 35.
  • the bulge 35 is overflowed by the gas flowing through the inlet opening 29 gas and gives the gas at the end of the overflow of the Bulge 35 a radially outwardly directed flow component, which is directed to the annular wall 21.
  • the valve body 24 in axial
  • valve body 24 When the valve body 24 is in its in The upper half of the representation shown in FIG 1 shown retracted position within the valve housing 17, all the passage openings 22 of the annular wall 21 are released. The farther the valve body 24 is extended out of the valve housing 17 in the axial direction and retracted into the prechamber 20, the more passage openings 22 the valve body 24 seals. In this way, the number of passage openings 22 can be set, which can be flowed through by the gas, which corresponds to an adjustment and change in the volume flow of the gas. In a fully extended in the prechamber 20 position, the valve body 24 seals all the passage openings 22 of the annular wall 21, so that the gas passage is blocked.
  • the gas enters the prechamber 20 on the right side according to FIG. 1 at the inflow opening 29, flows over the radially upwardly directed bulge 35 of the clamping ring 34, flows through the opened passage openings 20 of the annular wall 21 and enters the continuing one Ring channel 19 a.
  • the gas flows around the valve housing 17 in the direction of the downstream, as shown in FIG 1 left end of the housing 11 and flows out of the discharge opening 30 in the axial direction of this.
  • Figure 2 shows the annular wall 21 with the passage openings 22 in an enlarged view. It can be seen that the passage openings 22 are not inclined perpendicular to the longitudinal axis L of the axial control valve 10, but inclined in the flow direction obliquely forward. In detail: In the following, only one of the passage openings 22 is considered, however, the same applies in principle to all passage openings 22.
  • the passage opening 22 is formed as a bore with a passage axis B.
  • the passage axis B intersects the longitudinal axis L at an angle a which lies between 20 ° and 70 ° and in particular between 30 ° and 60 °. Preferably, the angle is 45 °.
  • the angle is that acute angle, which is the smaller of the two angles which lie on the side of the passage axis B facing away from the inlet opening 29.
  • the gas flowing in through the inlet opening 29 into the prechamber 20 in the axial direction is thus deflected at the angle ⁇ and flows through the obliquely oriented passage openings 22.
  • a radially inner inlet cross section of the passage opening 22 is closer to the inlet opening 29 of the housing 11 than the associated inlet, radially outer outlet cross section of the respective passage opening.
  • FIGS 3 and 4 show a development of the embodiment of the axial control valve 10 according to Figures 1 and 2.
  • the development differs from the previously illustrated embodiment in that the annular wall 21 facing away from the antechamber 20, radially outer
  • the further annular wall 26 is mounted replaceably and is connected in the illustrated embodiment with the retaining ring 32 to a one-piece component.
  • the further passage openings 27 of the further annular wall 26 are formed as bores with a passage axis B '.
  • the passage axis B 'of at least some other passage openings 27 and preferably all others
  • Passage openings 27 extend at an angle ⁇ in the range of 20 ° to 70 ° and preferably 45 ° to the longitudinal axis L of the axial control valve 10.
  • the passage axes B of the passage bores 22 of the annular wall 21 run parallel in longitudinal section to the passage axes B 'of the further passage openings 27 of the further annular wall 26.
  • passage openings 22 of the radially inner annular wall 21 and the further passage openings 27 of the radially outer further annular wall 26 are not aligned with each other, but the outlet cross sections 28 of the passage openings 22 of the radially inner annular wall 21 to the inlet cross sections 29 of the further passage openings 27 of the further annular wall 26 in Direction of the longitudinal axis L of the control valve 10 is arranged offset, as shown in Figure 4.
  • the diameter of the passage openings 22 of the radially inner annular wall 21 is equal to or smaller than the diameter of the passage openings 27 of the radially outer further annular wall 26. In this way, a flow calming can be achieved.

Abstract

Ein Axial-Steuerventil (10) zur Steuerung des Volumenstroms in einer Gasleitung besitzt ein Gehäuse (11), das eine stromauf liegende Einströmöffnung (29) aufweist, an die sich eine im Gehäuse ausgebildete Vorkammer (20) anschließt, die radial außenseitig zumindest abschnittsweise von einer mit Durchlassöffnungen (22) versehenen Ringwand (21) begrenzt ist. In dem Gehäuse ist ein außerhalb der Ringwand angeordneter weiterführender Kanal (19) ausgebildet, der in einer Ausströmöffnung (30) mündet. Ein Ventilkörper (24) ist innerhalb der Vorkammer längs einer Längsachse L des Axial-Steuerventils verstellbar und mit einer Innenwandung (25) der Ringwand in dichtende Anlage bringbar, wodurch zumindest einige der Durchlassöffnungen verschließbar sind. Eine Normale der Einströmöffnung, eine Normale der Ausströmöffnung und die Längsachse L des Axial-Steuerventils fallen zusammen und/oder verlaufen parallel zueinander. Dabei ist vorgesehen, dass die Durchlassöffnungen als Bohrungen mit jeweils einer Durchlassachse B ausgebildet sind, wobei die Durchlassachse B zumindest einiger Durchlassöffnungen unter einem Winkel a im Bereich von 20° bis 70° schräg zur Längsachse L des Axial-Steuerventils verläuft, wobei jede schräg verlaufende Durchlassöffnung einen radial innenliegenden Eintrittsquerschnitt aufweist, der der Einströmöffnung des Gehäuses näher liegt als ihr radial außen liegender Austrittsquerschnitt.

Description

Axial-Steuerventil zur Steuerung des VolumenStroms
in einer Gasleitung
Die Erfindung betrifft ein Axial-Steuerventil zur Steuerung des Voluraenstroras in einer Gasleitung, mit einem Gehäuse, das eine stromauf liegende Einströmöffnung aufweist, an die sich eine im Gehäuse ausgebildete Vorkammer anschließt, die radial außenseitig zumindest abschnittsweise von einer mit Durchlassöffnungen versehenen Ringwand begrenzt ist, wobei in dem Gehäuse ein außerhalb der Ringwand angeordneter weiterführender Kanal ausgebildet ist, der in einer Ausströmöffnung mündet, und mit einem Ventilkörper, der innerhalb der Vorkammer längs einer Längsachse L des Axial-Steuerven- tils verstellbar und mit einer Innenwandung der Ringwand in dichtende Anlage bringbar ist, wodurch zumindest einige der Durchlassöffnungen verschließbar sind, wobei eine Normale der Einströmöffnung, eine Normale der Ausströmöffnung und die Längsachse L des Axial-Steuerventils _ zusammenfallen und/oder parallel zueinander verlaufen.
Ein entsprechendes Axial-Steuerventil dient zur zuverlässi- gen und präzisen Einstellung des Volumenstroms von gasför-
BESTÄTIGUNGSKOPIE migen Medien insbesondere in der Erdgas-Technologie. Ein Axial-Steuerventil im Sinne der Erfindung besitzt einen Ventilkörper, der entlang einer Längsachse des Axial- Steuerventils innerhalb eines Gehäuses verschieblich ist. An entgegengesetzten Enden des Gehäuses sind eine Einströmöffnung und eine Ausströmöffnung vorgesehen, die sich jeweils senkrecht zur Längsachse des Axial-Steuerventils erstrecken. "Axial" im Sinne dieser Anmeldung bedeutet eine Erstreckung in Richtung der Längsachse. "Radial" bezeichnet eine Richtung senkrecht zur Längsachse.
Ein Axial-Steuerventil bekannter Bauart besitzt ein Gehäuse, in dessen Gehäuse-Innenraum eine stromauf liegende Vorkammer ausgebildet ist, in die ein Gas beispielsweise aus einer Zuführleitung durch die Einströmöffnung einströmen kann. Die Vorkammer ist zumindest abschnittsweise außenseitig von einer mit radialen Durchlassöffnungen versehenen Ringwand begrenzt. Das Gas kann durch die Durchlassöffnungen hindurchströmen und tritt dann in einen außerhalb der Ringwand angeordneten, weiterführenden Kanal, der üblicherweise als Ringkanal ausgebildet ist, ein, strömt in dem weiterführenden Kanal zu der Ausströmöffnung und dann an dieser aus dem Gehäuse des Axial-Steuerventils aus.
Im Inneren des Gehäuses ist ein Ventilgehäuse angeordnet, in dem ein Ventilkörper axial, d.h. in Richtung der Längsachse L des Axial-Steuerventils verstellt werden kann. Der Ventilkörper kann in die Vorkammer eingebracht werden und steht dann mit der Innenwandung der Ringwand in dichtender Anlage. In einer Freigabestellung ist der Ventilkörper soweit zurückgezogen, dass er keine oder nur sehr wenige der Durchlassöffnungen versperrt. Wenn der Ventilkörper axial verschoben wird, versperrt er zunehmend mehr der Durchlass- Öffnungen, so dass der Volumenstrom des Gases, der aus der Vorkammer in den weiterführenden Kanal eintreten kann, verringert ist. In einer Schließstellung deckt der Ventilkörper alle Durchlassöffnungen ab, so dass ein Volumenstrom unterbunden ist.
Die Ringwand kann eine netzartige Struktur aufweisen oder die Durchlassöffnungen können als Bohrungen ausgebildet sein, die senkrecht zur Längsachse des Axial-Steuerventils und somit vollständig radial verlaufen.
Das Gas tritt im wesentlichen in axialer Richtung durch die Einströmöffnung in die Vorkammer ein, wird dann um 90° umgelenkt, um radial nach außen durch die radialen Durchlass- Öffnungen zu strömen, und erfährt dann eine nochmalige üm- lenkung um 90°, um in dem weiterführenden Kanal wiederum im wesentlichen in Richtung der Längsachse L bzw. parallel zu dieser zu strömen. Insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten treten laute Strömungsgeräusche auf, die auch auf der Außenseite des Axial-Steuerventils deutlich wahrnehmbar sind und als unangenehm empfunden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axial-Steuer- ventil der genannten Art zu schaffen, bei dem die Geräusch- entwicklung verringert ist.
Dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Axial-Steuer- ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Auch dabei ist vorgesehen, dass die Durchlassöffnungen als Bohrungen mit jeweils einer geraden Durchlassachse B ausgebildet sind, wobei die Durchlassachse B zumindest einiger Durchlassöffnungen und vorzugsweise aller Durchlassöffnungen unter einem Winkel im Bereich von 20° bis 70° schräg zur Längsachse L des Axial-Steuerventils verläuft. Jede schräg verlaufende Durchlassöffnung weist einen radial innenlie¬ genden Eintrittsquerschnitt auf, der der Einströmöffnung des Gehäuses näher liegt als ihr radial außenliegender Austrittsquerschnitt. Auf diese Weise ist erreicht, dass das in Axialrichtung in die Vorkammer eintretende Gas nicht um 90°, sondern nur um den Winkel , der kleiner als 90° ist, umgelenkt wird und auch nach Durchströmen der Durchlassöffnung eine entsprechende Umlenkung von weniger als 90° erfährt, um dann wieder in Axialrichtung zu strömen. Es hat sich gezeigt, dass durch diese verringerten Umlenkungen eine deutliche Verringerung der Geräuschentwicklung infolge der Gasströmung gegeben ist.
Die Durchlassöffnungen sind so ausgerichtet, dass der radial außenliegende Austrittsquerschnitt der Durchlassöffnung in Axialrichtung zum stromab liegenden Ende des Axial- Steuerventils versetzt zur axialen Position des zugehörigen Eintrittsquerschnitts der Durchlassöffnung angeordnet ist.
Vorzugsweise liegt der Winkel im Bereich von 30° bis 60° und beträgt insbesondere 45°.
Eine "Bohrung" im Sinne der Erfindung ist jeder gradlinige Durchlass, der einen geraden, nicht gekrümmten Verlauf und eine gerade Längsachse bzw. Durchlassachse besitzt. Der Durchlass muss nicht durch einen Bohrvorgang hergestellt sein, sondern es können auch andere Herstellungsverfahren Anwendung finden.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Durchlassachsen aller Durchlassöffnungen unter dem Winkel zur Längsachse L des Steuerventils geneigt verlaufen. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Ringwand auf ihrer der Vorkammer abgewandten Außenseite in einem Abstand a von einer äußeren weiteren Ringwand umgeben ist, in der weitere Durchlassöffnungen ausgebildet sind. Zwischen der inneren Ringwand und der äußeren weiteren Ringwand ist somit eine Zwischenkammer gebildet, die als Verwirbelungskammer dient, was eine zusätzliche Minderung der Geräuschentwicklung der Gasströmung zur Folge hat.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die weiteren Durchlassöffnungen ebenfalls als Bohrungen mit jeweils einer Durchlassachse ausgebildet sind, wobei die Durchlassachse zumindest einiger weiterer Durchlassöffnungen unter einem Winkel ß im Bereich von 20° bis 70° zur Längsachse L des Steuerventils verläuft. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Durchlassachsen der Durchlassöffnungen der Ringwand parallel zu den Durchlassachsen der weiteren Durchlassöffnungen der äußeren weiteren Ringwand verlaufen.
Um in der Zwischenkammer eine ausreichende Verwirbelung der Gasströmung zuverlässig zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass Austrittsquerschnitte der Durchlassöffnungen der Ringwand zu Eintrittsquerschnitten der weiteren Durchlassöffnungen der weiteren Ringwand in Richtung der Längsachse des Axial-Steuerventils versetzt angeordnet sind, d.h. die aus einem Austrittsquerschnitt einer Durchlassöffnung der inneren Ringwand austretende Gasströmung erfährt eine geringfügige Umlenkung oder Ablenkung, bevor sie in den zugeordneten Eintrittsquerschnitt der weiteren Durchlassöffnung der weiteren Ringwand eintritt. Somit ist verhindert, dass die Durchlassöffnungen der inneren Ringwand mit den weiteren Durchlassöffnungen der äußeren weiteren Ringwand fluchten. Der Abstand a und somit die radiale Höhe der Zwischenkammer liegt vorzugsweise im Bereich von 2mm bis 20mm und insbesondere im Beriech von 5mm bis 15mm.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ringwand und/oder die äußere weitere Ringwand auswechselbar am Gehäuse gehalten sind. Auf diese Weise kann das Strömungsverhalten des Gases innerhalb des Axial- Steuerventils an unterschiedliche Rahmenbedingungen in einfacher Weise angepasst werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Durchmesser der
Durchlassöffnungen der radial inneren Ringwand gleich oder kleiner als der Durchmesser der weiteren Durchlassöffnungen der radial äußeren weitern Ringwand ist. Durch Wahl geeigneter Durchmesser kann das Strömungsverhalten des Gases be- einflusst werden. In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Einströmöffnung eine Querschnittsverengung in Form einer umlaufenden, radial nach innen hervorstehenden, stetigen Auswölbung ausgebildet ist. Das durch die Eintrittsöffnung in das Gehäuse des Axial-Steuerventils eintretende Gas überströmt die Auswölbung und hat am Ende der Auswölbung eine radial nach außen gerichtete Strömungskomponente, wodurch der Eintritt des Gases in die Durchlassöffnungen der inneren Ringwand verbessert ist.
Die Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass das Steuerventil der geschilderten Richtung durchströmt wird, sondern eine Umkehrung der Strömungsrichtung soll ebenfalls durch die Erfindung mit umfasst sein.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Axial-Steuerventil gemäß einem 1. Ausführungsbei- spiel,
Fig. 2 eine vergrößerte Detaildarstellung der Durchlassöffnungen der Ringwand des Axial-Steuerventils gemäß Figur 1,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes
Axial-Steuerventil gemäß einem 2. Ausführungsbeispiel und Fig. 4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Durchlassöffnungen der Ringwand des Axial-Steuerventils gemäß Figur 3.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Axial-Steuer- ventil 10, das ein Gehäuse 11 aufweist, das einen Gehäuse- Innenraum 28 umschließt. Das Gehäuse 11 besitzt eine axiale Längsachse L und wird gemäß Figur 1 von rechts nach links durchströmt, wie es durch die Pfeile in Figur 1 angedeutet ist. Der Pfeil F zeigt die Strömungsrichtung an.
Auf seiner stromauf liegenden, gemäß Figur 1 rechten Seite besitzt das Gehäuse 11 eine Einströmöffnung 29 mit einem Einströmquerschnitt, der senkrecht zur Längsachse L ver- läuft. Die Einströmöffnung 29 ist von einem umlaufenden Flansch 12 umgeben, der zur Anbringung an eine Rohrleitung dient .
An seinem entgegengesetzten, stromab liegenden, gemäß Figur
I linken Ende besitzt das Gehäuse 11 eine Ausströmöffnung 30 mit einem Ausströmquerschnitt, der senkrecht zur Längsachse L verläuft. Die Ausströmöffnung 30 ist von einem umlaufenden Flansch 13 umgeben, der zur Anbringung an eine weiterführenden Gasleitung dient.
Im Gehäuse-Innenraum 28 des Gehäuses 11 ist ein Ventilgehäuse 17 angeordnet und über Stützen 15 und 16 am Gehäuse
II so angebracht, dass zwischen der radialen Außenseite des Ventilgehäuses 17 und der inneren Wandung des Gehäuses 11 ein Ringkanal 19 gebildet ist.
In dem Ventilgehäuse 17 ist ein Ventilkörper 24 längs der Längsachse L und somit axial verschieblich gelagert. Figur 1 zeigt den Ventilkörper 24 in einer aus dem Ventilgehäuse
17 ausgeschobenen Stellung (untere Darstellung in Figur 1) und in einer in das Ventilgehäuse 17 eingezogenen Stellung (obere Darstellung in Figur 1) .
Auf der Außenseite des Ventilgehäuses 11 ist ein stutzen- förmiger Ansatz 14 angeordnet, der in ein inneres Rohr 18 übergeht, das das Ventilgehäuse 11 durchgreift. In dem Rohr
18 und dem stutztenförmigen Ansatz 17 kann ein nicht dargestellter Spindeltrieb angeordnet sein, bei dessen Betätigung der Ventilkörper 24 in axialer Richtung hin und her bewegt werden kann. Auf der stromauf liegenden Seite unmittelbar hinter der Eintrittsöffnung 29 des Ventilgehäuses 11 ist in dem Ventilgehäuse 11 eine Vorkammer 20 ausgebildet, die in dem Bereich zwischen dem Gehäuse 11 und dem Ventilgehäuse 17 von einer Ringwand 21 begrenzt ist. In der Ringwand 21 sind mehrere Durchlassöffnungen 22 vorgesehen, durch die ein in der Vorkammer 20 befindliches Gas in den weiterführenden Ringkanal 19 eintreten kann. Die Ringwand 21 ist von einem Rohrstutzen gebildet, der auswechselbar gelagert ist. Wie es insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, ist die Ringwand 21 auf der stromauf liegenden, der Einströmöffnung 29 zugewandten Seite mittels eines umlaufenden Halterings 32 in axialer Richtung gegen eine Verschiebung gesichert. Der Haltering 32 liegt unter Zwischenschaltung einer Ringdichtung 33 an einem Spannring 34 an, der mit einem L-förmigen Querschnitt ausgestaltet ist und die Einströmöffnung 29 durchgreift und auf der Außenseite des Flansches 12 befestigt ist.
Der Spannring 34 besitzt in seinem unmittelbar an die Einströmöffnung 29 in Strömungsrichtung F anschließenden Bereich eine stetige, radial nach innen gerichtete, umlaufende Auswölbung 35. Die Auswölbung 35 wird von dem durch die Einströmöffnung 29 einströmenden Gas überströmt und verleiht dem Gas am Ende des Überströmens der Auswölbung 35 eine radial nach außen gerichtete Strömungskomponente, die zu der Ringwand 21 gerichtet ist. Wie Figur 1 zeigt, kann der Ventilkörper 24 in axialer
Richtung innerhalb der Vorkammer 20 verstellt werden, wobei er mit einer Innenwandung 25 der Ringwand 21 in dichtender Anlage steht. Wenn sich der Ventilkörper 24 in seiner in der oberen Hälfte der Darstellung gemäß Figur 1 dargestellten eingezogenen Position innerhalb des Ventilgehäuses 17 befindet, sind alle Durchlassöffnungen 22 der Ringwand 21 freigegeben. Je weiter der Ventilkörper 24 aus dem Ventil- gehäuse 17 in axialer Richtung ausgefahren und in die Vorkammer 20 eingefahren wird, desto mehr Durchlassöffnungen 22 dichtet der Ventilkörper 24 ab. Auf diese Weise kann die Anzahl der Durchlassöffnungen 22 eingestellt werden, die von dem Gas durchströmt werden können, was einer Einstel- lung und Veränderung des Volumenstroms des Gases entspricht. In einer vollständig in die Vorkammer 20 ausgefahrenen Stellung dichtet der Ventilkörper 24 alle Durchlassöffnungen 22 der Ringwand 21 ab, so dass der Gasdurchlass gesperrt ist.
Bei normalem Betrieb tritt das Gas an der gemäß Figur 1 rechten Seite an der Einströmöffnung 29 in die Vorkammer 20 ein, überströmt die radial nach oben gerichtete Auswölbung 35 des Spannrings 34, durchströmt die geöffneten Durchlass- Öffnungen 20 der Ringwand 21 und tritt in den weiterführenden Ringkanal 19 ein. In dem Ringkanal 19 umströmt das Gas das Ventilgehäuse 17 in Richtung des stromab liegenden, gemäß Figur 1 linken Endes des Gehäuses 11 und strömt an der Ausströmöffnung 30 in axialer Richtung aus diesem aus.
Figur 2 zeigt die Ringwand 21 mit den Durchlassöffnungen 22 in vergrößerter Darstellung. Daraus ist ersichtlich, dass die Durchlassöffnungen 22 nicht senkrecht zur Längsachse L des Axial-Steuerventils 10, sondern in Strömungsrichtung schräg nach vorne geneigt verlaufen. Im Einzelnen: Es wird im Folgenden nur eine der Durchlassöffnungen 22 betrachtet, jedoch gilt für alle Durchlassöff ungen 22 grundsätzlich das Gleiche. Die Durchlassöffnung 22 ist als Bohrung mit einer Durchlassachse B ausgebildet. Die Durchlassachse B schneidet die Längsachse L unter einem Winkel a, der zwischen 20° und 70° und insbesondere zwischen 30° und 60° liegt. Vorzugsweise beträgt der Winkel 45°. Der Winkel ist dabei derjenige spitze Winkel, der der kleinere der beiden Winkel ist, die auf der der Einströmöffnung 29 abgewandten Seite der Durchlassachse B liegen. Das durch die Einströmöffnung 29 in die Vorkammer 20 in axialer Richtung einströmende Gas wird somit unter dem Winkel α abgelenkt und strömt durch die schräg ausgerichteten Durchlassöffnungen 22. Ein radial innen liegender Eintrittsquerschnitt der Durchlassöffnung 22 liegt der Einströmöffnung 29 des Gehäuses 11 näher als der zugehörige, radial außen liegenden Austrittsquerschnitt der jeweiligen Durchlassöffnung.
Die Figuren 3 und 4 zeigen eine Weiterbildung der Ausgestaltung des Axial-Steuerventils 10 gemäß den Figuren 1 und 2. Die Weiterbildung unterscheidet sich von dem bisher dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Ringwand 21 auf ihrer der Vorkammer 20 abgewandten, radial äußeren
Seite in einem Abstand a von einer weiteren Ringwand 26 umgeben ist, in der weitere Durchlassöffnungen 27 ausgebildet sind. Der Abstand a liegt im Bereich von 2mm bis 20mm und vorzugsweise im Bereich von 5mm bis 15mm und zwischen der radial inneren Ringwand 21 und der radial äußeren weiteren Ringwand 22 ist somit eine Verwirbelungs kammer 31 gebildet. Auch die weitere Ringwand 26 ist auswechselbar gelagert und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit dem Haltering 32 zu einem einstückigen Bauteil verbunden. Auch die weiteren Durchlassöffnungen 27 der weiteren Ringwand 26 sind als Bohrungen mit einer Durchlassachse B' ausgebildet. Die Durchlassachse B' zumindest einiger weiterer Durchlassöffnungen 27 und vorzugsweise aller weiterer
Durchlassöffnungen 27 verlaufen unter einem Winkel ß im Be- reich von 20° bis 70° und vorzugsweise von 45° zur Längsachse L des Axial-Steuerventils 10. Wie Figur 4 zeigt, verlaufen die Durchlassachsen B der Durchlassbohrungen 22 der Ringwand 21 im Längsschnitt gesehen parallel zu den Durchlassachsen B' der weitern Durchlassöffnungen 27 der weite- ren Ringwand 26.
Die Durchlassöffnungen 22 der radial inneren Ringwand 21 und die weiteren Durchlassöffnungen 27 der radial äußeren weiteren Ringwand 26 fluchten jedoch nicht miteinander, sondern die Austrittsquerschnitte 28 der Durchlassöffnungen 22 der radial inneren Ringwand 21 sind zu den Eintrittsquerschnitten 29 der weiteren Durchlassöffnungen 27 der weiteren Ringwand 26 in Richtung der Längsachse L des Steuerventils 10 versetzt angeordnet, wie es in Figur 4 gezeigt ist.
Der Durchmesser der Durchlassöffnungen 22 der radial inneren Ringwand 21 ist gleich oder kleiner dem Durchmesser der Durchlassöffnungen 27 der radial äußeren weiteren Ringwand 26. Auf diese Weise kann eine Strömungsberuhigung erreicht werden .

Claims

Patentansprüche
1. Axial-Steuerventil (10) zur Steuerung des Volumenstroms in einer Gasleitung, mit einem Gehäuse (11), das eine stromauf liegende Einströmöffnung (29) aufweist, an die sich eine im Gehäuse (11) ausgebildete Vorkammer (20) anschließt, die radial außenseitig zumindest abschnittsweise von einer mit Durchlassöffnungen (22) versehenen Ringwand (21) begrenzt ist, wobei in dem Gehäuse (11) ein außerhalb der Ringwand (21) angeordneter weiterführender Kanal (19) ausgebildet ist, der in einer Ausströmöffnung (30) mündet, und mit einem Ventilkörper (24), der innerhalb der Vorkammer (20) längs einer Längsachse (L) des Axial- Steuerventils (10) verstellbar und mit einer Innenwandung (25) der Ringwand (21) in dichtende Anlage bringbar ist, wodurch zumindest einige der Durchlassöffnungen (22) verschließbar sind, wobei eine Normale der Einströmöffnung (29), eine Normale der Ausströmöffnung (30) und die Längsachse (L) des Axial- Steuerventils (10) zusammenfallen und/oder parallel zueinander verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (22) als Bohrungen mit jeweils einer Durchlassachse (B) ausgebildet sind, wobei die Durchlassachse (B) zumindest einiger Durchlassöffnungen (22) unter einem Winkel im Bereich von 20° bis 70° schräg zur Längsachse L des Axial-Steuerventils (10) verläuft, wobei jede schräg verlaufende Durchlassöffnung (22) einen radial innenliegenden Eintrittsquerschnitt aufweist, der der Einströmöffnung (29) des Gehäuses (11) näher liegt als ihr radial außen liegender Austrittsquerschnitt.
Axial-Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α im Bereich von 30° bis 60° liegt.
Axial-Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel cx 45° beträgt.
Axial-Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassachsen B aller Durchlassöffnungen (22) unter dem Winkel α schräg zur Längsachse L des Steuerventils (10) verlaufen .
Axial-Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwand (21) auf ihrer der Vorkammer (20) abgewandten Außenseite in einem Abstand a von einer weiteren Ringwand (26) umgeben ist, in der weitere Durchlassöffnungen (27) ausgebildet sind.
Axial-Steuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Durchlassöffnungen (27) als Bohrungen mit jeweils einer Durchlassachse B' ausgebildet sind, wobei die Durchlassachse B' zumindest einiger weiterer Durchlassöffnungen (27) unter einem Winkel ß im Bereich von 20° bis 70° schräg zur Längsachse L des Steuerventils (10) verlaufen.
Axial-Steuerventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassachsen B der Durchlassöffnungen (22) der Ringwand (21) parallel zu den Durchlassachsen B' der weiteren Durchlassöffnungen (27) der weiteren Ringwand (26) verlaufen.
Axial-Steuerventil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge kennzeichnet, dass Austrittsquerschnitte der Durchlassöffnungen (22) der Ringwand (21) zu Eintrittsquerschnitten der weiteren Durchlassöffnungen (27) der weiteren Ringwand (26) in Richtung der Längsachse (L) des Axial-Steuerventils (10) versetzt angeordnet sind.
Axial-Steuerventil nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand a im Bereich von 2mm bis 20mm liegt.
Axial-Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwand (21) und/oder die weitere Ringwand (26) auswechselbar am Gehäuse (11) gehalten sind.
Axial-Steuerventil nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dass der Durchmesser der Durchlassöffnungen (22) der radial inneren Ringwand (21) gleich oder kleiner als der Durchmesser der weiteren Durchlassöffnungen (27) der radial äußeren weiteren Ringwand (26) ist.
Axial-Steuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung unmittelbar hinter der Einströmöffnung (29) eine Querschnittsverengung in Form einer umlaufenden, radial nach innen hervorstehenden stetigen Auswölbung (35) ausgebildet ist.
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