DE19615888C2 - Regelventil zur Druckreduzierung gasförmiger Stoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelventil zur Druckreduzie­ rung gasförmiger Stoffe mit einem in einem Ventilgehäuse axial verschiebbar angeordneten konturierten Regelkegel, der zur Mittelachse eines Ventilsitzes mit einem Sitzring axial verschiebbar ist und im Bereich des Ventilsitzes eine Querschnittsverringerung gegenüber einer zuströmsei­ tigen Anschlußbohrung aufweist.

Für die Minderung der durch den Drosselvorgang verursach­ ten Schallemission sind verschiedene Maßnahmen bekannt. Die primären Schallminderungsmaßnahmen beeinflussen direkt den Drosselvorgang, während die sekundären Maßnahmen hin­ ter der Drosselstrecke beginnen und den Schallfluß min­ dern. Gegenstand der Erfindung ist dabei die Drosselung mit primärer Schallminderung.

Ein Regelventil der eingangs genannten Art ist bekannt (US 5 113 908), bei dem das Ventil mehrstufig ausgebildet ist und mit zusätzlicher Strahlaufteilung arbeitet, wobei der Kegel am zylindrischen Kolbenabschnitt geformt wird, der sich passend in entsprechenden zylindrischen Hülsen bewegt, so daß die Durchströmung in den in den Hülsen be­ findlichen Ausnehmungen erfolgt. Dadurch ergibt sich eine stufenweise Entspannung und Strahlaufteilung. Ein Ausheben des Kegels aus seinen zylindrischen Passungen bzw. Führun­ gen erfolgt lediglich zum Spülen. In diesem Fall wird das mit einem Überhub geöffnete Ventil nur durchströmt, und es hat keine Regelfunktion. Bekannt ist weiterhin ein Regel­ ventil (US 3 971 411), mit einer Strahlaufteilung, Strahl­ umlenkung oder auch mit einem zusätzlich nachgeschalteten Drosselwiderstand.

Keines der bekannten Ventile hat einen konturierten Kegel mit exakt definierter Linie, wobei die zu erwartenden Kennlinien dadurch entstehen, daß durch die Hubbewegung des Kegels z. B. ringförmig angeordnete gestufte Querschnitte oder auch Einzelquerschnitte abgedeckt oder freigegeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Regelventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es für einen großen Differenz-Druckbereich sowohl für über- als auch für unterkritische Druckverhältnisse geeignet ist und dabei hohe mechanische Beanspruchungen aufnehmen kann bei geringer Schmutzempfindlichkeit.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Sitzring anschließend an die engste Durchflußöffnung eine Querschnittserweiterung besitzt, deren äußere Ober­ fläche durch kranzartig angeordnete Ausnehmungen einen einzigen Querschnitt mit verkleinertem zylindrischen Radi­ us bildet und die Durchströmungsrichtung der Mittelachse des Regelkegels annähernd gleichgerichtet ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß der Ventilsitz aus einem Sitzring mit kreisrunder Durchfluß­ öffnung und einem Düsenkörper mit den kranzartig angeord­ neten Ausnehmungen besteht.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung an­ hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs­ beispiels näher erläutert.

Es zeigen,

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein derartiges Re­ gelventil,

Fig. 2 eine Druntersicht des Ventilsitzes,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2.

Das in Fig. 1 dargestellte Regelventil wird für die Redu­ zierung gasförmiger Stoffe eingesetzt. Die Druckreduzie­ rung erfolgt durch Drosselung des Gasstromes, wobei dies ein thermodynamischer Umwandlungsprozeß ist, der in zwei Phasen abläuft.

Das Ventilgehäuse 1 besitzt eine zuströmseitige Anschluß­ bohrung 12 mit einem Flansch 14, die in eine Abströmöff­ nung 13 mündet. In diese Abströmöffnung 13 ist ein Regel­ kegel 2 eingesetzt, der an einer Spindel 3 angeordnet ist, die im Gehäuse mit Hilfe einer Stopfbuchsdichtung 5 abge­ dichtet ist. An der Mündung der Anschlußbohrung 12 in die quer dazu verlaufende Abströmöffnung 13 ist eine Distanz­ buchse 6 mit einer Führungsbuchse 7 vorgesehen, wobei abströmseitig ein Ventilsitz 8 angebracht ist, in dem der Regelkegel 2 verschiebbar angeordnet ist. Dieser Ventil­ sitz 8 besitzt einen Sitzring 9 mit einem unmittelbar anschließenden Düsenkörper 10. Ein Kolbenabschnitt 11 ist in diesem Düsenkörper 10 geführt. Die Bewegungsrichtung 4 der Spindel 3 ist in der Zeichnung gekennzeichnet und verläuft in Richtung der Mittelachse 19. Der Sitzring 9 weist eine engste Durchflußöffnung 16 auf, an die im Dü­ senkörper 10 eine Querschnittserweiterung 17 anschließt, die in eine ringförmige Querschnittserweiterung übergeht, die durch die äußere Oberfläche von kranzartig angeord­ neten Ausnehmungen gebildet wird. Die Ausbildung und An­ ordnung dieser Ausnehmungen wird nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 erläutert.

In der Abströmöffnung 13 zum Flansch 15 hin, d. h. hinter dem Ventilsitz 8, sind Viellochfestdrosseln 18 eingebaut.

In den Fig. 2 und 3 ist eine erste Ausführungsform für die Ausgestaltung des Ventilsitzes 8 gezeigt, wobei an­ schließend an die engste Durchflußöffnung 16 sich eine Querschnittserweiterung 17 ergibt, die wiederum in eine ringförmige Querschnittserweiterung übergeht, gebildet von kranzartig angeordneten Ausnehmungen 20. Diese Ausnehmun­ gen 20 können in einem oberen Bereich 24 eine etwas gerin­ gere Tiefe aufweisen als in einem unteren Abschnitt 25.

Physikalisch hat diese Ausgestaltung des Ventilsitzes 8 die Wirkung, daß der Sitzring 9 den mit hoher Energie aus der verengten Beschleunigungsstrecke austretenden Strahl so formt, daß der sogenannte hydraulische Radius verklei­ nert wird. Dadurch vergrößert sich der Umfang und damit auch die Oberfläche des Strahles. Er vermischt sich schneller mit dem in der Erweiterung befindlichen Medium, seine Reichweite wird kleiner und damit auch das Turbu­ lenzfeld und die Schwingungsanregung.

Diese Ausnehmungen 20 können parallel zur Mittelachse 19 verlaufen oder aber auch zu dieser Mittelachse 19 nach außen hin geneigt sein.

Claims (2)

1. Regelventil zur Druckreduzierung gasförmiger Stoffe mit einem in einem Ventilgehäuse (1) axial verschieb­ bar angeordneten konturierten Regelkegel (2), der zur Mittelachse (19) eines Ventilsitzes (8) mit einem Sitzring (9) axial verschiebbar ist und im Bereich des Ventilsitzes (8) eine Querschnittsverringerung gegenüber einer zuströmseitigen Anschlußbohrung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitzring (9) anschließend an die engste Durchflußöffnung (16) eine Querschnittserweiterung besitzt, deren äußere Oberfläche durch kranzartig angeordnete Ausnehmungen (20) einen einzigen Querschnitt mit verkleinertem hydraulischen Radius bildet und die Durchströ­ mungsrichtung der Mittelachse (19) des Regelkegels (2) annähernd gleichgerichtet ist.

2. Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (8) aus einem Sitzring (9) mit kreisrunder Durchflußöffnung (16) und einem Düsenkör­ per (10) mit den kranzartig angeordneten Ausnehmungen (20) besteht.