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Regelbares Ventil.
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Mittels einer der vorliegenden Erfindung entsprechenden Ventils wird es möglich, den Dampfverbrauch für jeden Dampfverbraucher der erwünschten Menge genau anzupassen. Dies ist von grossem
Vorteil in allen Fällen, wo Dampf zum Trocknen und Kochen verwendet wird, weil man dadurch eine gleichförmigere und bessere Qualität der hergestellten Ware erhält.
Bei solchen Fabrikationsprozessen, wo der Druck in Dampfverbrauchern mit der Dampfzufuhr steigt, wird es möglich, die gewünschte Dampfmenge unabhängig vom Gegendruck einzustellen und diese Dampfmenge konstant zu halten, ohne dass irgendwelche Regelung des Ventils trotz des steigenden Gegen- druckes vorgenommen zu werden braucht.
Wie sich aus diesen Darlegungen ergibt, trifft es fast immer zu, dass, wenn der Dampf verbrauch eines Dampfverbrauchers gesteigert bzw. herabgesetzt wird, der Betrieb aller anderen an dieselbe Leitung angeschlossenen Dampfverbraucher sehr beträchtlich gestört wird, wenn gewöhnliche Absperr- ventile verwandt werden. Die3er Übelstand wird aber durch Verwendung der Ventile gemäss vorliegender Erfindung gänzlich vermieden.
Um den Erfindungsgedanken noch klarer darzulegen, sind in Fig. 2 einerseits die durch ein gewöhnliches Absperrventil gehenden Dampfmenge und anderseits die durch ein gemäss der Erfindung angeordnetes Ventil gehenden Dampfmenge als Funktion des Druckverhältnisses vor und hinter den Ventilen abgetragen. Die Ordinaten bezeichnen die in der Stunde durchströmende Dampfmenge in Kilogramm, wenn der Druck vor dem Ventile und hinter demselben ist ; die Abszissen im Diagramm stellen das
Verhältnis P2 : P1 dar.
Die Kurve I zeigt somit, wie die durch ein gewöhnliches Absperrventil, z. B. ein Tellerventil, strömende Dampfmenge von dem Drucke vor und hinter demselben vollständig abhängig ist, und stark schwankt, bis ein so grosser Druckfall in dem Ventile erreicht ist, dass das Verhältnis zwischen dem Drucke vor und hinter dem Ventile auf 0'57 bzw. 0'53 gesunken ist, wenn der Dampf gesättigt bzw. überhitzt ist, und wie die Dampfmenge erst nach diesem Wert konstant wird.
In allen in der Praxis vorkommenden Fällen, wo man im Ventil möglichst wenig drosseln will, gelangt nur der rechte Teil der Kurve I zur Verwendung, d. h. der Zweig, in dem die Dampfmenge in hohem Grade von dem Druckfall abhängig ist, was die bei einem Absperrventil von gewöhnlicher Konstruktion eintretenden, bereits erwähnten Schwierigkeiten klar nachweist.
Die Kurve II derselben Figur zeigt die durch ein Düsenventil gemäss vorliegender Erfindung strömende Dampfmenge. Wie ersichtlich, ist die Dampfmenge konstant, bis das Verhältnis zwischen den Drucken hinter und vor dem Ventile (P2 : p) die Grösse 0.97 erreicht hat. Aus der Abbildung ist ferner ersichtlich, dass es hiedurch möglich wird, ein Ventil herzustellen, bei dem die Dampfmenge vollkommen konstant ist, auch wenn der Druckunterschied zwischen dem Druck vor dem Ventile und hinter dem Ventile höchst beträchtlich schwankt.
Die Erfindung soll an Hand beigefÜgter Abbildungen, die als Beispiele angeführte Ausführungsformen darstellen, näher beschrieben werden. In den Fig. 3-5 sind einige Ausführungsformen nicht entlasteter Ventile, in den Fig. 6-10 solche entlasteter Ventile gemäss der Erfindung gezeigt.
In Fig. 3 bezeichnet 7 den Ablauf des Ventils, welcher zusammen mit einem auf der Spindel 9 befestigten Dorn 8 so geformt ist, dass der Ventildurchgang die Form einer Lavaldüse hat. Mittels der Ventilspindel 9 ist eine Verstellung des Dornes 8 möglich, ohne jedoch hiebei die Lavaldüsenform des Ventildurchganges oder die Düsenwirkung des Ventils zu verändern. Durch diese Verstellung kann der kleinste Durchströmquerschnitt des Ventils verändert werden, wodurch die Einstellung der erwünschten Dampfmenge möglich wird.
Da die durch das Ventil strömende Dampfmenge, wie bemerkt, dem Drucke vor demselben und dem Durchströmungsquerschnitt proportional ist, und da Druckschwankungen vor dem Ventile die Dampfmenge nur wenig beeinflussen, so wird also diese praktisch nur dem Durchströmungsquerschnitt, d. h. den verschiedenen Stellungen des Dornes 8 proportional. Um das Ablesen des Durchströmungsquerschnittes bzw. der Dampfmenge zu ermöglichen, ist die Spindel 9 mit einer Skala 10 versehen, die
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oder mittelbar ablesen kann.
Das Ventil wird wie gewöhnlich mittels eines Handrades 11 betätigt. Für vollständige Abdichtung ist ein Ventilteller 12 vorhanden, der in der Schlusslage gegen den Sitz 13 abdichtet.
Das beschriebene Ventil entspricht, wie aus der Fig. 3 ersichtlich, einem Durchgangsventil.
In Fig. 4 ist ein Eckventil dargestellt. Die Ablesevorrichtung ist in diesem Falle als eine auf der Spindel 9 befestigte Scheibe 14 ausgeführt, die sich in einer an einem Schieber 16 vorgesehenen Nut 15 bewegt und beim Drehen des Handrades 11 den Schieber 16 mitnimmt. Indem sowohl die Scheibe 14 als auch der Schieber 16 in Grade eingeteilt werden, kann man eine sehr genaue Einstellung der Lage der Spindel bzw. des Dornes oder, was dasselbe ist, des Durchströmungsquerschnittes erreichen ; hiedurch wird es möglich, die durch das Ventil strömende Dampfmenge sehr genau einstellen bzw. ablesen zu können.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, wobei die Ventilsitze so ausgebildet sind, dass eine Düsenwirkung entsteht..
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Die Ventile gemäss obiger Ausführungsformen sind jedoch nicht entlastet, weshalb folglich bei Betätigung derselben Schwierigkeiten auftreten, besonders bei hohem Druck und grossen Ventilabmessungen. Soll beispielsweise ein solches Ventil als ein von einem Geschwindigkeitsregler od. dgl. beeinflusstes Regelorgan Verwendung finden, so ist dies oft nicht möglich, weil das Ventil nicht entlastet ist.
Es sollen im folgenden einige solcher Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden, bei welchen die erwähnten Übelstände vermieden worden sind.
In Fig. 6 ist in das Ventilgehäuse ein mit radial angeordneten, als Lavaldüsen ausgebildeten Durchströmöffnungen versehenes Einsatzstück 17 angeordnet. In diesem Einsatzstück 17 bewegt sich ein verschiebbarer Kolben, Schieber od. dgl. 18, der mit der Ventilspindel 9 verbunden ist, um das Ventil einstellen zu können. Diese Einstellung geschieht mittels des Handrades 11 und der im Einsatzstück 17 gelagerten Mutter 19. Die Durchströmmengen bzw. die Grösse der Durchströmöffnungen kann an der Skala 10 abgelesen werden. Im Einsatzstück 17 ist ausserdem eine Packbüchse 20 vorhanden.
Ein Ventil gemäss dieser Ausführungsform ist-wie ohne weiteres ersichtlich-in allen Lagen vollkommen entlastet ; durch Auf-oder Abwärtsbewegung des Kolbens 18 wird eine Anzahl der eventuell in Spiralen angeordneten Durchströmöffnungen freigemacht oder verschlossen, wobei der Durchströmquerschnitt für die in Richtung der Pfeile strömende Dampf-, bzw. Gasmenge verändert wird. Irgend welche Schwierigkeiten für die Betätigung eines solchen Ventils sind nicht vorhanden, so dass man das Ventil als ein Regulierorgan anordnen kann, indem man einen Regler auf die eine oder andere Weise die Spindel 9 beeinflussen lässt.
Eine sehr genaue Regulierung erhält man, wenn man bei Verschiebung des Steuerschiebers in die eine oder andere Richtung denselben gleichzeitig etwas dreht, wobei bei einem gewissen Drehungswinkel ein an der Unterkante des Steuerschiebers angeordneter Ansatz die im Einsatzstück 17 in Spiralen angeordneten Durchströmöffnungen je nach der Drehrichtung öffnet oder schliesst.
In Fig. 7 wird eine derartige Ausführungsform veranschaulicht. Die in dem Teil 17 angeordneten, als Lavaldüsen ausgebildeten Durchströmöffnungen sind, wie oben erwähnt, in einer Schraubenlinie mit gleicher Steigung wie die Spindel 19 angeordnet. Wenn also das Rad 11 gedreht wird, so wird unter gleichzeitiger Drehung der Kolben 18 verschoben, wobei der Ansatz 21 allmählich die Durchströmöffnungen eine nach der anderen je nach der Drehrichtung öffnet oder schliesst.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher das Absperrorgan nicht mehr als auf-und abwärts bewegbarer Kolben, sondern als drehbarer Schieber 22 ausgebildet ist.
Durch die Drehung dieses Schiebers wird eine grössere oder kleinere Anzahl der im Einsatzstück 17 befindlichen Lavaldüsen geschlossen oder geöffnet.
Fig. 10 zeigt schliesslich eine Ausführungsform der Erfindung mit zwei Ventiltellern 12 und 12', die nebst den Ventilsitzen 13 und 13'so geformt sind, dass die Wirkung einer Düse entsteht. Die Abmessungen der Ventilteller sind so gewählt, dass das Ventil vollkommen entlastet ist.
Ausser den hier beschriebenen Ausführungsformen sind natürlich auch andere derartige denkbar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Regelbares Ventil, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventildurchgang die Form einer de Lavaldüse hat, zu dem Zwecke, dass in allen Stellungen die durch das Ventil strömende Gas-und Dampfmenge unabhängig wird von dem Unterschied des Druckes vor und des Druckes hinter dem Ventil.
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Adjustable valve.
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By means of a valve corresponding to the present invention, it becomes possible to precisely adapt the steam consumption for each steam consumer to the desired amount. This is great
This is an advantage in all cases where steam is used for drying and cooking, because it gives the product a more uniform and better quality.
In such manufacturing processes, where the pressure in steam consumers increases with the supply of steam, it is possible to set the desired amount of steam independently of the counterpressure and to keep this amount of steam constant without having to regulate the valve despite the increasing counterpressure.
As can be seen from these explanations, it is almost always true that when the steam consumption of a steam consumer is increased or decreased, the operation of all other steam consumers connected to the same line is very considerably disrupted if ordinary shut-off valves are used. However, this disadvantage is completely avoided by using the valves according to the present invention.
In order to explain the idea of the invention even more clearly, FIG. 2 shows the amount of steam passing through an ordinary shut-off valve and the amount of steam passing through a valve arranged according to the invention as a function of the pressure ratio upstream and downstream of the valves. The ordinates denote the amount of steam flowing through per hour in kilograms, if the pressure is in front of the valve and behind it; the abscissas in the diagram represent that
Ratio P2: P1.
The curve I thus shows how the by an ordinary shut-off valve, z. B. a poppet valve, the amount of steam flowing is completely dependent on the pressure in front of and behind the same, and fluctuates strongly until such a large pressure drop is reached in the valve that the ratio between the pressure in front of and behind the valve is 0'57 or 0'53 has decreased when the steam is saturated or overheated, and how the amount of steam only becomes constant after this value.
In all cases that occur in practice where you want to throttle as little as possible in the valve, only the right part of curve I is used, i. H. the branch in which the amount of steam is highly dependent on the pressure drop, which clearly demonstrates the difficulties already mentioned which occur with a shut-off valve of conventional construction.
Curve II of the same figure shows the amount of steam flowing through a nozzle valve according to the present invention. As can be seen, the amount of steam is constant until the ratio between the pressures behind and in front of the valve (P2: p) has reached 0.97. It can also be seen from the figure that this makes it possible to produce a valve in which the amount of steam is completely constant, even if the pressure difference between the pressure upstream of the valve and downstream of the valve fluctuates extremely considerably.
The invention is to be described in more detail on the basis of attached figures which represent embodiments given as examples. 3-5 some embodiments of unloaded valves are shown, in FIGS. 6-10 such unloaded valves according to the invention.
In FIG. 3, 7 denotes the outlet of the valve which, together with a mandrel 8 fastened on the spindle 9, is shaped such that the valve passage has the shape of a Laval nozzle. The mandrel 8 can be adjusted by means of the valve spindle 9 without, however, changing the Laval nozzle shape of the valve passage or the nozzle action of the valve. This adjustment allows the smallest flow cross-section of the valve to be changed, making it possible to set the desired amount of steam.
Since the amount of steam flowing through the valve, as noted, is proportional to the pressure in front of it and the flow cross-section, and since pressure fluctuations in front of the valve have only a slight effect on the steam, this is practically only the flow cross-section, i.e. H. the various positions of the mandrel 8 proportional. In order to enable reading of the flow cross-section or the amount of steam, the spindle 9 is provided with a scale 10 which
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or can be read indirectly.
The valve is operated as usual by means of a handwheel 11. A valve disk 12 is provided for complete sealing, which seals against the seat 13 in the final position.
As can be seen from FIG. 3, the valve described corresponds to a through valve.
In Fig. 4, a corner valve is shown. In this case, the reading device is designed as a disk 14 fastened on the spindle 9, which moves in a groove 15 provided on a slide 16 and takes the slide 16 with it when the handwheel 11 is turned. By dividing both the disk 14 and the slide 16 into degrees, one can achieve a very precise setting of the position of the spindle or the mandrel or, what is the same, the flow cross section; This makes it possible to set or read the amount of steam flowing through the valve very precisely.
In Fig. 5, an embodiment of the invention is illustrated, wherein the valve seats are designed so that a nozzle effect occurs.
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However, the valves according to the above embodiments are not relieved, which is why difficulties arise when they are actuated, especially at high pressure and large valve dimensions. If, for example, such a valve is to be used as a regulating element influenced by a speed regulator or the like, this is often not possible because the valve is not relieved.
In the following, some of such embodiments of the invention will be described, in which the mentioned drawbacks have been avoided.
In FIG. 6, an insert 17 provided with radially arranged throughflow openings designed as Laval nozzles is arranged in the valve housing. A displaceable piston, slide or the like 18, which is connected to the valve spindle 9, moves in this insert 17 in order to be able to adjust the valve. This setting is made by means of the handwheel 11 and the nut 19 mounted in the insert 17. The flow rates or the size of the flow openings can be read on the scale 10. A packing can 20 is also present in the insert 17.
A valve according to this embodiment is - as can be easily seen - completely relieved in all positions; by upward or downward movement of the piston 18, a number of the throughflow openings, possibly arranged in spirals, are cleared or closed, the throughflow cross-section for the amount of steam or gas flowing in the direction of the arrows being changed. There are no difficulties whatsoever for the actuation of such a valve, so that the valve can be arranged as a regulating element by letting a regulator influence the spindle 9 in one way or another.
A very precise regulation is obtained if, when moving the control slide in one or the other direction, the same is turned a little at the same time, whereby at a certain angle of rotation an approach arranged on the lower edge of the control slide opens the flow openings arranged in spirals in the insert 17 depending on the direction of rotation or closes.
Such an embodiment is illustrated in FIG. The throughflow openings, which are arranged in the part 17 and designed as Laval nozzles, are, as mentioned above, arranged in a helical line with the same pitch as the spindle 19. When the wheel 11 is rotated, the piston 18 is displaced with simultaneous rotation, the extension 21 gradually opening or closing the flow openings one after the other depending on the direction of rotation.
FIGS. 8 and 9 show another embodiment of the invention in which the shut-off device is no longer designed as a piston that can be moved up and down, but rather as a rotatable slide 22.
By rotating this slide, a larger or smaller number of the Laval nozzles located in the insert 17 is closed or opened.
Finally, FIG. 10 shows an embodiment of the invention with two valve disks 12 and 12 'which, together with the valve seats 13 and 13', are shaped in such a way that the effect of a nozzle is produced. The dimensions of the valve disc are chosen so that the valve is completely relieved.
In addition to the embodiments described here, other such embodiments are of course also conceivable.
PATENT CLAIMS:
1. Adjustable valve, characterized in that the valve passage has the shape of a de Laval nozzle, for the purpose that in all positions the amount of gas and steam flowing through the valve is independent of the difference in pressure upstream and downstream of the valve.