DE2014833A1

DE2014833A1 - Reglerventile und Absperrventile zur Regelung des Strömungsdurchgangs

Info

Publication number: DE2014833A1
Application number: DE19702014833
Authority: DE
Inventors: Sydney Sheffield Farrer (Grossbritannien)
Original assignee: The Bryan Donkin Company Ltd., Chesterfield, Derbyshire (Grossbritannien)
Priority date: 1969-03-31
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1970-10-08
Also published as: NL7004460A; ES378703A1; FR2037292A1

Description

ρ,,ο— 20Η833

"Dipl. - ir-- L β i η \7 e b e r .

Di ρ 1 --ϊ - ^.. Γ:.; γ:ϊ Γ_£ j 0 Γ m ann .

2, Rosental 7

Tel. 261989 ,* ■ ■

26. März 1970

EfIE BRYiII DOlTKIH COuPjUJY LIU !HSD Derby Eoad* Chesterfield County of Derby, England

Reglerventile und_Abs£er5Ventile_zur_Regelun.g_de_s_Strörau5gsdurch

Die Erfindung bezieht sich auf Reglerventile und Absperrventile zur Regelung des Strömungsdurchgangs eines fluiden Mediums und hat zur Aufgabe, hierin technische Fortschritte zu vermitteln.

Gemäß der Erfindung wird ein Reglerventil oder Ab sperr- \

ventil zur Durchflußregelung geschaffen, das ein zur Regelung dienendes Yentilglied in Form einer allgemein zylindrischen Hülse aufweist, die zu Gleitbewegungen in einem Einlaßkanal angeordnet ist, wobei das eine Ende dieser Hülse mit einer profilierten Oberfläche zum Anliegen (jegen eine Sitzfläche beim Schließen des Ventils ausgebildet ist, wobei die profilierte Oberfläche.teils durch einen nach außen erweiterten Bereich der Bohrung der Hülse'gebildet wird:, so daß der Durchmesser, an dem ein Dichtungsvorgang erfolgt, im wesentlichen der gleiche ist wie der Durchmesser des Einlaßkanals oder sogar noch etwas größor als dieser, um so die sonst unausgeglichene Kraft zu kompensieren, die durch den ]>ruGk das fluiden Mediums im Einlaßkanal

h e rVo r ce rufen

00*041/190?

BAD ORIGINAL

20U833

hervorgerufen wird und die auf die tesamte Querscr.nittsf lache des Ventilglied.es einwirkt. Zu der profilierten Fläche der Hülse kann auch eine weitere Fläche gehören, die auf einer ringförmigen Erweiterung an jenem Ende des Vent Ugliedes ausgeformt ist, wobei diese Fläche dazu nient, den Druckabfall durch die zwischen dem Ventilglied und <üer Sitzfläche in fast geschlossenen Zustand des Ventils gebildete Ve reu _£:v.ng zu kompensieren, wobei der Druckabfall als solcher eine Folge des durch die Verengung bewirkten Venturieffekts ist.

Dem besseren Verständnis der Erfindung dient die nachfolgende beispielartige Beschreibung anhand der beigegebenen Zeichnungen. In den Zeichnungen seifen»

Finir 1 einen Liln*rsschnitt durch ein die Erfindung verkörperndes Reglerventilj

w Figur 2 eine Teilansicht, auf die im nachfolgenden sogleich Bezug genommen werden soll und die in einem etwas größeren Haßstab gehalten ist als die Herstellung· der Figur 1;

Figur 3 eine Ansicht ähnlich der Figur 1, wobei mehrere Abänderungen dargestellt sind, die sn dem Ventil vorgenonmen werden können; und

Figuren 4 und 5 weitere Teilansichten, auf die weiter unten näher eingegangen wird, wobei Figur 5 in einem etwas größeren llaßstab gehalten ist als Figur ~y.

Es sei zunächst auf die Fi:niren 1 und 2 der Zeichnungen Bezug genommen, in denen ein Reglerventil zur Regelung des Strömungsdurchgan^s eines Gases dargestellt ist, das ein Gehäuseteil 10 aufweist, in dem in koaxialer Anordnung ein Einlaßkanal 12 und ein Auslaßkanal 14 vorgesehen sind . Ar. den einander entgegengesetzten Enden des Gehäuseteils sind Flansche 16 vorgesehen, die zum Einmontieren des Ventils in eine Gasleitung uienen.

üin zum Regeln dienendes Ventilglied 18 ist zu Gleitbewegungen in einer den EinlaEkanal 12 bildenden Laufbuchse 13 angeordnet un:. kann sich hierbei in Richtung· einer durch eine ringförmige Gummi einlege 22 in einen kreisrunden Plättchen 23 gebildeten Sitzfläche oder von dieser fortbewegen. 1)6.3 zum Regeln dienende Ventilglied hat

0098Λ1/130Τ

BAD ORIGINAL

20U833

die Fora einer allgemein zylindrischen Hülse, die an dem einen Ende mit einem Armkreuz oder Speichenstern 24 ausgebildet ist, mit dem das eine Ende einer Einstellspindel 26 zur Axialverstellung des Ventilglied es verbunden ist. An diesem Ende ist das Ventilglied auch mit einer Lippendichtung 28 versehen, die in eine Umfangsrille aufgenommen ist und gegen die Fläche des Einlaßkanals anliegt. Am anderen Ende weist die zylindrische Hülse eine profilierte ringförmige Fläche auf, die so gegen die Fläche 20 der Gummieinlage 22 anliefen kann, daß hierdurch in der Schließstellung des Ventils eine _rmsäichte Abdichtung gewährleistet wird. Wie aus Figur 2 hervorgeht, wird diese profilierte ringförmige Fläche teils durch einen nach außen erweiterten Bereich Pl der Bohrung des Ventilgliedes gebildet, und tatsächlich ist der Durchmesser, an dem ein Dichtungsvorgang erfolgt, etwas größer als der Durchmesser des Einlaßkanals 12, so faß das Ventilglied einer im wesentlichen ausgeglichenen Druckbelastung unterliegt. Mit anderen Worten, hierdurch wird die sonst unausgeglichene Kraft kompensiert, die durch den auf die Querschnittsfläche der Einstellspindel 26 einwirkenden Gasdruck im Einlaßkanal hervorgerufen wird und die das Ventil zu schließen sucht. Zusätzlich dazu ist die profilierte Fläche mit einem weiteren Flächenbereich F2ausgebildet, der auf einer ringförmigen Erweiterung 3C an diesem Ende des Ventilfjliedcs vorgesehen ist. Dieser außerdem noch vor/resekene Flächenbereich dient dazu, den Druckabfall durch die in der fast s?epchloεr?nen Stellung des Ventils zwischen den Ventilglied 18 und der Fläche 2C ξ-atildete Verengung· zu kompensieren, da ja ein solcher Druckabfall durch den an der Verengung auftretenden Venturieffekt hervorgerufen wird.

Das Gehäuseteil des Ventils hat zwischen seinen Enden einen stärkeren Durchmesser und weist in einstückiger Ausbildung ein Mittelteil 52 auf, das dujch eine Vielzahl radialer Rippen 36 in der Weise in eines Abstand von einer Außenwandung 54 fehalten wird, daß ua das Mittelteil herum zwischen dem Einlaßkanal 12 und den Ausla£- kanal I4 eine Vielzahl von Kanälen 38 'gebildet wird. Air. Auslesende ist das Mittelteil mit einem Hohlraum 4.O ausgebildet, in den sich das Ton dem Tenti!glied entfernte Enie der Einptellspindel hineinerstreckt, wobei diese Ventilspindel rät einem Ventilstsuerungsorgan verbunden ist, bei dem es sich in diesem Fall um eine flexible He 3-

" · - "erar.

009841/1307 ^^AD

bran 42 handelt, deren umfangsrand durch eine Verschlußkappe 44 so fest/je spannt ist, daß sich die Membran über den Hohlraum 40 hinwegerstreckt. In dieser Weise wird durch den Hohlraum 40 eine erste Druckkammer auf der einen Seite der Membran gebildet, während auf der anderen Seite der Membran innerhalb der Verschlußkappe eine zweite Druckkammer 46 Gebildet wird. Eine in den Hohlraum 40 vorgesehene Schraubendruckfeder 48 drückt gegen die eine Ton zwei Metall scheiben 50, die mit einem Plansch versehen ist, wobei diese Lie tall scheiben dazu dienen, ein mittleres Teil der Membran in einer starren Anordnung zu halten und wobei die Feder das Ventilglied in seine Schließstellung belastet. Bohrungen 52 und 54 erstrecken sich durch die eine der radialen Rippen J>6 hindurch bis in den Hohlraum 40 beziehungsweise bis in die Druckkammer 46, und diese Bohrungen oienen dazu, von A einem (nicht dargestellten) Schaltventil, das auf eine bearbeitete

Fläche 56 des Geh&useteils aufmontiert sein kann, Hanometerdrücke zuzuleiten. Eine Bohrung 58 erstreckt sich durch die radiale Rippe und leitet in eine Zapfbohrung 60 über, die sich durch einen Einsatz hindurcherstreckt, der ein Npsenteil aufweist, das so geformt ist, caß beim Ausströmen des fluiden Mediums aus dem Ventilglied eine laminare Strömung zustandekoJimt. Die Zapf bohrung 60 und die Bohrung 58 dienen zur Übertragung des Einlaßt¹ rucks auf das (nicht dargestellte) Schaltventil. Die Einstellspindel wird von zwei Lippendichtungen 64 umspannt, wodurch ein Überströmen von άruckbeaufsohlagtem Gas zwischen dem EiulaL-kanal 12 und dem Hohlraum 40 verhindert wird. Ee ist ein Schmiernippel 66 vorgesehen, durch welchen den Lippendichtungen 64 über eine Bohrung 68 Schmierfett zugeführt werden kann.

Im Betrieb cient das Ventil unter der Steuerung durch das (nicht ' arre stell te) - Schaltventil zum Regeln des entnahme sei tigen Gasdrucks in einer Gasleitung·, in die man es gelegt hat. Ist also ein stärkerer Gasstrom erforderlich und spricht das Schaltventil in dieser. Cir.ne lt., so bewirkt das Schaltventil eine Druckerhöhung in der Iiruckkarider 46, wodurch das Ventilglied entgegen der Kraft der Feder A8 im Ventilöffnungssinn verschoben wird. Besteht demgegenüber die Kc twer.digkeit, den Gasstrom zu verringern, und spricht das Schaltventil else nun in diesen: Sinne an, se bewirkt es eine Druckabnahme in der I;ruckkai.-.Eer 46, se daß es zu einem Verschieben des Ventilgliedes in ζ er SchlieErichtung korjnt.

009841/1307 _R._ ^₀

BAD ORIGINAL

Es hat sich gezeigt, daß-ein Ventil wie das. vorbeschrie- · _t

fcene ein Minimum an Strömungswiderstand bietet und im Betrieb geräuscharm ist, und dies dürfte weitgehend auf die auch aus den Zeichnungen zu entnehmende Tatsache zurückzuführen sein, daß die Strömung in besonderem Maße laminar ist. Beachtung verdient auch die Tatsache, daß der Durchmesser des Auslaßkanals doppelt so groß wie der des - ~ ,

Einlaßkanals ist', so daß jener eine viermal so große Querschnittsfläche hat wie der Einlaßkanal, und daß sich weiterhin die Querschnittsflache des Kanals 38 in Richtung des Auslaßkanals progressiv vergrößert* in der Praxis wirkt sich dies im Sinne eines hohen Ausströmungskoeffizienten des Reglerventils aus, und es konnte festgestellt werden, daß die Strömungsleistung bei gegebenen Druckverhältnissen im Vergleich zu bekannten Reglerventilen um 10 bis 20 J^

Prozent erhöht werden kann. Es ist auch festzustellen, daß das Ventil eine hervorragende Feinregulierung gestattet, und es ist anzunehmen, daß dies auf die Tatsache zurückzuführen ist, daß das Ven- -tilglied nicht im gleichen Maße zum Haftenbleiben neigt, wie dies bei bekannten Reglerventilen von entsprechendem Aufbau der Fall ist. Der Grund hierfür dürfte in dem Umstand zu suchen sein, daß das erfindungsgemäße Ventil nur eine Lippendichtung 'für die volle Bohrung aufweist sowie zwei weit kleinere Lippendichtungen, welche die Einstellspindel 26 umgreifen. Hafterscheinungen können somit aufgrund der baulichen Eigenart des Ventils nicht auftreten. Es sei auch bemerkt, daß beim normalen Betrieb an der Lippendichtung 28 kein großer Druckunterschied auftritt, so daß ein Herausreißen die- ^

ser Dichtung aus der Rille unwahrscheinlich ist. Das Ventil ermög- -

licht ein dichtes Absperren, was bei einem voll entlasteten Ventil nur schwer zu erreichen ist. ;

Es sei nun auf die Figuren 3 bis 5 der Zeichnungen Bezug .

genommen, in denen ein in den Grundprinzipien ähnliches Ventil wie das zuvor beschriebene gezeigt ist, das jedoch eine Anzahl von Abänderungen aufweist. ■ .

Als erste dieser Abänderungen ist der Umstand zu erwähnen, daß sioh die Βμο1ΐ3θ 13 hier in größerer Länge erstreckt, so daß sie gegen die kreisrunde Platte 23 anliegt und über ein in radialer Richtung äußeres Teil der Gummieinlage 22 hinweggreift. Vier in

gleichmäß igen

009841/130 7 ^BA0

gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnete öffnungen 70 erstrekken sich durch die zylindrische Wandung der Buchse IJ hindurch und leiten in den Kanal 38 über, wobei ihre Form die in Figur 4 gezeigte ist. Das heißt also, daß jede dieser öffnungen an dem einen Ende eine nur sehr geringe Breite hat, nämlich an dem der Ventilsitzfläche nKchstgelegenen Ende, un sich dann jedooh in Richtung dQs anderen Endes beträchtlich zu erweitern. Darüber hinaus ist das Ventilglied 18 hier nicht mit der ringförmigen Erweiterung 30 vereehen. Wie in Figur 5 gezeigt wird, weist das ringförmige Organ 18 auch in diesem Fall eine profilierte ringförmige Fläche auf, die gegen die Fläche 20 der Gummieinlage 22 anliegen kann, doch wird dies· Fläche hier allein durch das nach außen erweiterte Endteil der Bohrung des Ventilgliedes gebildet. Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungeform wird eine gasdichte Abdichtung erzielt, wenn das Ende des Ventilgliedes gegen die Gummieinlage anliegt, doch ist in diesem Fall der Durchmesser, an dem der Dichtungsvorgang erfolgt, notwendigerweise etwas kleiner als der Durchmesser des Einlaßkanals.

Mit dieser ersten Abänderung wird dem Ventil eine sogenannte " strömungsbeeinflussende" Durch laß öffnung gegeben, das heißt mit anderen Worten, die öffnungen 70 haben eine solche Form, daß sich die Strömungseigentümlichkeiten des Ventils beim Abrücken des Ventilglied.es 18 von seinem Sitz in einer der Bewegungsweite der Öffnungsbewegung unmittelbar entsprechenden Weise ändern. Eine Hille *[2 ist in der Buchse 13 an jener Stelle ausgeformt, an der diese über die Guir.mieinlage 22 hinweggreift, so daß das Gas das Ende des Ventilgliedes gleichmäßig umströmt (nämlich etwa dann, wenn die öffnungen 70 zur Gänze verschlossen sind, wobei es jedoch zwischen der Fläche des Ventilgliedes 18 und der Buch*«nbohnm.g»flach· noeh in faring·« Umfang zu einer Gasleckströmung kommt), so dafl di· Tentilsitzfläche 20 hierbei keinem Verschleiß ausgesetzt ist.

Als weitere Abänderung ist di· Tatsache su nennen, daß / statt der flexiblen Membran 42 und der Mi tallscheiben 50, die bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Ventils vorgesehen waren, in diesem Fall ein Kolben 74 zu. Gleitbewegungen in einer lyliadrieohen Bohrung 76 angeordnet ist, die in dem einstückig« Mittelteil 32 des Gehäuseteils 10 ausgearbeitet ist. Eine gasdicht· Abdichtung i»t am

Umfang

009841/1307 BAD ORIGINAL

Umfang des Kolbens vorgesehen, so daß auch in diesem Fall durch den Hohlraum 40 eine erste Druckkammer auf der einen Seite des Kolbens und innerhalb der Verschlußkappe 44 ^eine zweite Druckkammer 46 auf dir anderen Seite des Kolbens gebildet wird. Die Feder 48 drückt gegen den Kolben, so daß das Ventilglied in seine Schließstellung. belastet wird. Das in dieser TFeise abgeänderte Ventil wird genauso gesteuert wie das zuvor beschriebene*

Darüber hinaus ist als weitere Abänderung auch noch der Umstand anzuführen, daß an dem Ventilglied 18 ein federnder Abstreifring 76 vorgesehen ist, der in eine zusätzlich vorgesehene Umfangsrille aufgenommen ist und der gegen die Wandungsfläche des Einlaßkanals anliegt, wobei dieser AbBtreifring dazu dient, die Dichtung 28 gegen das Eindringen von Staub zu schützen. In ähnlicher Weise ist ein Abstreifring 78 für Flugstaub innerhalb eines Bundes 80 angeordnet, der an dem Hasenteil des Einsatzes 62 angreift. Der Abetreifring 78 umspannt die Einstell spindel 26 und schützt die Dichtungen 64 gegen das Gindringen Ton Schmutz. ■ \

Natürlich können auch noch andere Abänderungen vorgenommen werden, die ebenfalls in den Bahmeh der Erfindung fallen. So kann beispielsweise eine Verbindung des Hohlraums 40 mit der Außenluft vorgesehen sein, so daß das Ventilglied dann im Ansprechen auf einen viinztgen Manonetezdruck in der Kammer 46 verstellt werden kann. Auch könftte die Feder 48 in ^er Kammer 46 vorgesehen sein, .so daß sie in entgegengesetzter Richtung gegen das Ventilglied drückt} in diesem Fall wäre natürlich eine Verbindung der Kammer 46 mit der Außenluft Torgeeehen, so daß das Ventilglied im Ansprechen auf einen einzigen ltano met erdrück in dem Hohlraum 40 verstellt werden könnte. Es wäre 80gar eine solche Abänderung des Ventils möglich, daß dieses als einfaches Absperrventil wirkt, indem zu diesem Zweck der Hohlraum" 40. oder die Kammer 46 mit einem Flüssigkeitsvolunen gefüllt wäre (dessen Druck der Kraft der Feder 48 entgegenwirkt), wobei zur Vergrößerung oder Verringerung des Flüssigkeitsvolunens zum öffnen oder Schließen des Ventils eine äußere Betätigungseinrichtung vorgesehen wäre. Darüber hinaus könnte auch die Feder in diesem Fall fortgelassen werden, wenn nämlich sowohl der Hohlraum 40 als auch die Druck kammer .46-.mit Flüssigkeit gefüllt und ait einer geeigneten Betäti- - gungseinrichtung

009841/1337

BAD ORIGINAL,

.Oi π;; se in rich tu η r verbunden wtiren. Er braucht nicht, betont zu werfen, ca.^r: auch eine oder mehrere dieser weiteren Abänderungen wie ebenso auch eine c.-'er mehrere ο er iinter Bezugnahme auf die Figuren J bis 5 hesc¹ rj'ibenen AbL'nderunden an dem weiter oben anband c'er Figuren 1 unr 2 be schriebe...en Ventil vorgenovimeri werden können.

Vi'enn lcich :as Vertil in erster Linie für ei ie Strömungsre.Ti] ieru.r;'·; von Gasen redacht ist. se kann es bei geei/rneter 7/ahl cer Ί/erl. ctd'f ο für seine Bauteile erwünsclitenf al 1 s aber natürlich auch zur kef-el- j: .lep ijtrornrnrndurchganrs -von Flüssigkeiten dienen.

Ffeter. tar, spreche

009841/1307

BAD OBK3JNAL

Claims

■ 2.0H833 P1 a t e η t r; η s. ρ r ü c h e

1.) !tellerventil or'er Absperrventil zur Regelung des Ströiiungsdurchgangs, das ein zum Regulieren dienendes Yentilglied in Forπ einer allgemein zylindrischen Hülse aufweist, die zu Gleitbewegungen in einem Einlaßkanal gelagert ist, wobei das eine Ende dieser Hülse gegen eine ring-• förmige Sitzfläche in Anlage bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Encie der Hülse (18) eine profilierte Fl" ehe (pl, P2) aufweist, die zum Teil durch einen nach außen erweiterten 3ereich (pl) der Bohrung der Hülse (18) gebildet wird, 'wobei der "Durchmesser des Mchtungseingriff sbereichs ίτ. wesentlichen der gleiche ist wie der Durchmesser des Einlaßkcnals (12) oder sogar noch etwas größer ist als dieser.

2. Reglerventil oder Absperrventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- ™

net, daß das zvir:i Regulieren dienende Yentilglied (18) in einer Laufbuchse (13), die den Einlaßkanal (12) bildet, zu Gleitbewegungen in Richtung der Sitzfläche (20) und zu einen gleitenden Abrücken von dieser gelagert ist.

3· Reglerventil oder Absperrventil nach einem der voraufgegangeneη Ansprüche., dadurch gekennzeichnet, daß die profilierte Flache (pl, P2) der Hülse (18) mit einer weiteren Flache - (P2) ausgebildet ist, die an einer ringförmigen Erweiterung (30) an dem erwähnten einen Ende der Hülse (18) ausgeformt ist.

4· Reglerventil.oder Absperrventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Laufbuchse (13) bis zum Anliegen gegen die Sitz- _ fläche (20) erstreckt und die zylindrische-Wandung der Laufbuchse (13) von mindestens einer Öffnung (70) durchbrochen ist, die in einen Auslaßkanal (I4) überleitet.

5· Reglerventil oc:er Absperrventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der die zylindrische Yfendung der Laufbuchse (13) durchbrechenden Öffnungen (70) eine Form im Sinne einer Änderung der Strönungseigentümlichkeiten des Ventils beim Abrücken des Ventilgliedes (18) von seiner Sitzfläche (20) in unmittelbarer Entsprechung zur Bewegungsweite der üffnungsbewegung aufweist.

6. Reglerventil oder Absperrventil nach einem der voraufgegangenen An-

. ■ ■ - Sprüche

009841/1307 _BAD OBiGlMAL

Sprüche, d. sauren gekennzeichnet, daß das zum Reelleren dienende Ventilglied. (lÖ) aurch eine Ventilspindel (26) mit einem mit der Kraft einer Fet·er (48) beaufschlagten Ventilsteuerungsorgan (42; 74) verbunden ist, da? zwischen zwei Kammern (40, 46) angeordnet ist, wobei oer Druck in mindestens einer dieser Kammern (40, 4^) im Sinne er Auslösung einer Bewegung des Ventil Steuerungsorgans (42; 74) ist.

7· He^lerventil oder Absperrventil nach Ansnruch 6, dadurch gekennzeichnet, caff es sich bei de.-: Ventil pteuerun-fsorgrn uc eine flexible Membrc:. (12) handelt.

8. !tellerventil oder Abrperrventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, a£ es sich bei dem Ventil steuerungsorgan un einen Kolben (74) handelt, der zu Gleitbewegungen in einer zylindrischen Bohrung (7^) gelagert ist.

5'. !tellerventil oder Absperrventil nach Anspruch 6, daciurcr. gekennzeichnet, dzf;, das Ventilsteuerungsorran (42; 74) und die beiden Kammern (40, 46)» zwischen denen es vorgesehen ist, in einem mittleren Teil (32) eines Gehäuseteils (ic) des Ventils angeordnet sind, wobei dieses mittlere Teil (J2) von c-iner äußeren Wandung (34) ί-es Gehäuseteils (IC) curch eine Vielzahl radialer Rippen (36) in einem Abstand gehalten ist.

BAD ORIGINAL 009841/1307

44-