DE2224269A1

DE2224269A1 - Druckminderventil od. dgl

Info

Publication number: DE2224269A1
Application number: DE2224269A
Authority: DE
Inventors: Hans D Baumann; Gareth Allan Keith
Original assignee: Masoneilan International Inc
Current assignee: Masoneilan International Inc
Priority date: 1971-12-10
Filing date: 1972-05-18
Publication date: 1973-06-28
Also published as: GB1399613A; US3813079A; IT955332B; FR2152151A5; JPS4865530A

Description

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Firma MASONEILAN INTERNATIONAL ,Inc., 63 Nahatan Street, NORWOOD,Massachusetts (USA)

Druckminderventil od. dgl.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kontrollieren von Hochdruckgasströmungen in einer Leitung und insbesondere zum Verringern des Druckes der Gasströmung, ohne daß dabei übermäßig starke Geräusche erzeugt werden. Allgemein gesprochen betrifft die Erfindung ein Druckminderventil oder eine Druckreduziervorrichtung.

Die Erfindung befaßt sich also mit einer Vorrichtung zum Verringern des Druckes von gasförmigen Medien, welche durch eine Leitung od. dgl. strömen, und insbesondere mit dem Reduzieren des Gasdruckes bei

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minimaler oder weitgehend verminderter Erzeugung von Geräuschen oder unerwünschten Tönen. Die durch Geräuscherzeugung aufgeworfenen Probleme betreffen nicht nur menschliche Reaktionen wie störendes Empfinden von Geräuschen, Hörschäden und Verringerung der Arbeitsleistung, sondern wirken sich auch auf Bauelemente und Geräte aus, indem sie Materialermüdungen und Fehlfunktionen von Vorrichtung hervorrufen.

Bei industriellen Anlagen, Gasdruckreduzierstationen od. dgl., welche Drosselventile oder sonstige Erzeuger für aerodynamisch entwickelte Geräusche enthalten, auf die sich die vorliegende Erfindung insbesondere beziehtj werden die dabei entstehenden Geräuschprobleme absolut gesehen schnell verstärkt und haben in jüngerer Zeit eine Größenordnung erreicht, die durch die erhöhte menschliche Empfindlichkeit gegen Geräuschbelästigung noch viel stärker empfunden wird.

Die Steuerung oder Dämpfung der Geräusche war bisher auf die Verwendung von Schalldämpfertöpfen, Schall- ■ dämpfkammern od. dgl. oder auf Vorrichtungen zum Absorbieren oder Isolieren der entwickelten Geräusche beschränkt , beispielsweise wie in.der FR-PS 1 551 beschrieben. Hierbei muß der Nachteil in Kauf genommen werden, daß die entwickelten Geräusche nur unter großem Aufwand gedämpft werden können und ein Teil der Geräusche von den Schalldämpfern gar nicht erfaßt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bei einem Druckminderventil oder einer Druckreduziervorrichtung

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die Entwicklung von Geräuschen durch den Druckreduziervorgang auf ein Minimum herabzusetzen, d.h. eine Druckreduzierung oder Drosselung mit gerinst möglicher akustischer Wirkung zu erzielen.

zu

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden/nächst die theoretischen Grundlagen derselben für den Fachmann verständlich erläutert.

Die Theorie der Strömungsdynamik besagt, daß■ die hier interessierende Drosselgeräuschenergie stark von dem Druckabfallverhältnis und der Strömungsgeschwindigkeit des gedrosselten Mediums abhängig ist. Hohe Druckunterschiede an einer Düse oder Verengung eines Strömungsquerschnittes erzeugen eine Geräuschenergie, welche in einem stärkeren Ausmaß als der Druckabfall steigt. Die erzeugte Geräusch- oder Schwingungsenergie verändert sich außerdem mit der achten Potenz der Strömungsgeschwindigkeit in der DUse. Daher haben sowohl eine hohe Geschwindigkeit als auch ein hoher Druckabfall bzw. eine hohe Druckdifferenz zu große akustische Auswirkungen bzw. bewirken starke Umwandlung von Energie in Geräusche.

Die bei weitem wirkungsvollste Weise zum Verringern von Drosselgeräuschen besteht natürlich darin, die Strömungsgeschwindigkeit zu vermindern. Wenn man zu diesem Zweck den effektiven Strömungsquerschnitt erhöht, wird nur ein Teil der entstehenden Geräusch·^ Verringerung wirksam , da das Geräusch eine Funktion

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auch des Strömungsquerschnittes bzw. der Durchstromfläche ist.

Jede Vibration von Festkörpern oder Strömungsmitteln, welche durch Geräuschwellen erzeugt wird, wandelt einen Teil der aufgenommenen Energie in Wärme um. Bei Strömungsmitteln ist es die Viskosität derselben, welche die Umwandlung oder Dämpfung bewirkt. Eine ähnliche Geräuschenergiedämpfung ergibt sich auch bei festen oder starren Körpern.

Außerdem verändert sich die Menge der durch derartige Medien hindurchgehenden Energie mit der negativen Kraft der Strecke, welche die Energie in dem betreffenden Medium zurücklegt, «nd bei Feststoffen wie den in Rohrleitungen befindlichen Metallen nimmt die Dämpfung im Medium mit der Frequenz der Geräuschenergie zu.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Druckminderventil oder eine Druckreduziervorrichtung für Gasströmungen od. dgl. vorgeschlagen, welche mehrere konzentrische, mit vielen Durchgangsöffnungen versehene, schnell auszuwechselnde und zu verstellende Zylinder aufweist, die den Druckabfall teilen und dadurch die Erzeugung von Drosselgeräuschen verringern.

Durch die Erfindung werden also im Gegensatz zu bekannten Druckminderventilen die Drosselgeräusche an ihrer Quelle abgeschnitten, wodurch man bessere

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Ergebnisse sowohl bezüglich der Verringerung des Drosselgeräusches als auch der Verringerung der mechanischen Vibrationen gegenüber bekannten Vorrichtungen dieser Art erzielt.

Außerdem wird durch die Erfindung ein akustisches Filter zum Absorbieren der in Strömungsrichtung hinter üblichen Ventilen auftretenden Geräusche geschaffen, wodurch die Ausstrahlung dieser Geräusche durch die Wände der Strömungsmittelleitungen nach außen verhindert wird.

Weiterhin wird durch die Erfindung eine Vorrichtung zum Drosseln von Gasströmungen geschaffen, bei der die Geräuscherzeugung durch ein Minimum von die Gasströmung begrenzenden oder reduzierenden Düsen od. dgl. weitgehend verringert wird.

Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, eine Druckminder- oder Drosselvorrichtung zu schaffen, welche Durchtrittsdüsen oder Durchtrittsöffnungen besitzt, die gegenüber bekannten Vorrichtungen dieser Art einen verringerten Druckabfall der durchströmenden Medien bewirken.

Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, ein Druckminderventil zu schaffen, welches die viskose Dämpfung der Geräuschenergie im strömenden Gas oder sonstigen Strömungsmittel erhöht.

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Nach noch einem weiteren Merkmal der Erfindung wird eine Gasdruckdrosselvorrichtung geschaffen, welche Geräusche mit einer Frequenz erzeugt, die eine stärkere Dämpfung der Geräuschenergie durch die Gasleitung od. dgl. ermöglicht.

Nach noch einem anderen Merkmal der Erfindung wird ein Teil des ärodynamisch erzeugten Geräusches durch eine Resonanzdämpfung innerhalb der Drosselvorrichtung absorbiert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäß ausgebildeten Druckminderventils dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckminderventils ,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht des Druckminderventils aus Fig. 1, wobei jedoch der innere Zylinder umgedreht ist,

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt nach Linie 3- 3 aus Fig. 1,

Fig. 4 einen senkrechten Teilschnitt einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckminderventils ,

Fig. 5 eine ähnliche Ansicht der Ausführungsform aus Figo 4, wobei der innere Zylinder umgedreht ist,

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Fig. 6 einen senkrechten Teilschnitt durch noch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckminderventils.

Die in Form eines Steuerventils ausgebildete, schnell auszuwechselnde oder zu verändernde Abgleichvorrichtung der vorliegenden Erfindung dient zum Kontrollieren von durch eine Leitung geführten Gasströmen. Diese Vorrichtung besitzt ein eine Durchstromleitung enthaltendes Gehäuse 11, das mit

Hilfe von als Fittings dienenden Flanschen 12 und 13 oder mit Hilfe anderer Kupplungselemente in eine Gasleitung eingebaut ist, wobei das Gehäuse einen Durchstromkanal 14 enthält.

An einer Steuerventil- oder Druckredusierstelle ist das Gehäuse 11 in seinem Inneren durch eine Trennwand 15 geteilt, welche eine in Querrichtung weisende Durchgangsöffnung enthält, die von einem als lippenartigen Anschlag ausgebildeten Umlaufenden Rand 16 begrenzt ist.

Dieser Durchgangsöffnung gegenüber befindet sich in der Außenwand des Gehäuses 11 eine Öffnung 18, durch welche die weiter unten beschriebenen Zylinder eingesetzt werden können und welche von einer Ventilkappe 19 oder einem entsprechenden Deckel verschlossen ist. Die Ventilkappe 19 ist mittels Schrauben 20 lösbar am Gehäuse 11 befestigt.

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Die Öffnung 18 ist praktisch koaxial zur in der Trennwand 15 befindlichen Durchgangsöffnung angeordnet. Zentral durch die Ventilkappe 19 ist ein Stößel 21 abgedichtet hindurchgeführt, der in üblicher Weise von einer nicht näher dargestellten Betätigungseinrichtung derart verstellt werden kann, daß ein an seinem inneren Ende befestigter Absperrteil 22 in Richtung zur in der Trennwand 15 befindlichen Öffnung und von dieser weg bewegt werden kann, und zwar auf beiden Seiten dieser Trennwand, wie die Figuren 1, 2 und 4 zeigen.

Das mit geringem Geräuschpegel bzw. mit geringer Geräuschentwicklung arbeitende Drosselventil oder Druckminderventil der vorliegenden Erfindung besitzt außerdem einen inneren Zylinder 23» der gemäß Fig. 1 zwischen der horizontal verlaufenden Trennwand 15 und der Ventilkappe 19 angeordnet ist und auf dem umlaufenden Rand 16 aufliegt, so daß der innere Zylinder 23 eine Druckreduzierstelle im Durchstromkanal 14 des Gehäuses 11 bildet. Der innere Zylinder 23, der gemäß Fig. 2 und 5 umgekehrt angeordnet ist und somit bei diesen beiden Anordnungen Strömungs.-richtung vor der Trennwand 15 liegt, besitzt einen geringeren Außendurchmesser als der lichte Durchmesser der in der Trennwand 15 befindlichen Durchgangsöffnung und erstreckt sich in der in Fig. 1 dargestellten Lage vom Rand 16 bis unterhalb der Ventilkappe 19.

Bei de» dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Innenwand des inneren Zylinders 23 derart ausgebildet, 309828/0706 _₉_

daß der Absperrteil 22 mit Gleitsitz oder Schiebesitz im Zylinder 23 geführt ist. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 5 kann der innere Zylinder 23 auch umgekehrt sein und enthält einen radial nach innen vorstehenden Sitzring 24 mit einander gegenüberliegenden konischen Stirnflächen 25 und 26, deren Neigung der der einander gegenüberliegenden umlaufenden Sitzflächen 22a und 22b des Absperrteils 22 entspricht.

Am selben Ende ist der innere Zylinder 23 mit einem nach außen vorstehenden Vorsprung oder Flansch 27 versehen, der zwei gleiche Außenflächen besitzt, so daß er sowohl in der in Fig. 1 dargestellten aufrechten Lage als auch in der in Fig. 2 dargestellten umgekehrten Lage auf dem als Anschlag ausgebildeten umlaufenden Rand 16 aufliegen kann.

Das erfindungsgemäße Druckminderventil besitzt außerdem einen oder mehrere koaxiale oder konzentrische und jeweils einen größeren Durchmesser aufweisende äußere Zylinder 28, die zwischen der Ventilkappe 19 und dem Flansch 27 des inneren Zylinders 23 angeordnet sind und somit den inneren Zylinder 23 sowohl in der aufrechten Lage aus Fig. 1 als auch in der umgekehrten Lage aus Fig. 2 fest auf den Rand 16 der Durchgangsöffnung der Trennwand 15 drücken.

Im Rahmen der Erfindung kann jede beliebige Anzahl von konzentrischen Zylindern verwendet werden. Der Ventilsitzring kann aus einem Stück mit dem inneren

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Zylinder bestehen, wie die Zeichnung zeigt, oder als getrennter Bauteil ausgebildet sein und auswechselbar bzw. entfernbar auf dem Rand 16 aufliegen. Der innere Zylinder 23 kann als Führungshülse .für den Absperrteil 22 ausgebildet sein, was jedoch nicht notwendig der Fall sein muß. Auch kann der diesen unmittelbar umschließende äußere Zylinder 28 als Halteelement für den inneren Zylinder 23 oder einen getrennten Sitzring dienen, was jedoch ebenfalls nicht der Fall sein muß.

Gemäß der Erfindung bildet der innere Zylinder 23 einen den Durchstrom begrenzenden Bereich, und zwar aufgrund einer Vielzahl von seine Wandung durchsetzenden düsenartigen Löchern 29 oder Öffnungen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 5 bidet der innere Zylinder 23 den primären oder ersten den Durchstrom behindernden Bereich. Die düsenartigen Löcher 29 können jede geometrische Form besitzen und auch eine Vielzahl von Abmessungen aufweisen, um jeden gewünschten Durchstrombereich zu erzielen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind die düsenartigen Löcher 29 des inneren Zylnders 23 mit parallelen Seiten versehene Schlitze , wobei diese Schlitze gemäß Fig. 1 bis 5 hintereinander auf wendeiförmigen Linien angeordnet sind.

Die Löcher oder Schlitze des inneren Zylinders sind außerdem in senkrechten Reihen angeordnet, die in Reichen Abständen auf dem Umfang des inneren Zylinders verteilt sind, wobei die horizontal einander zugeordneten schlitzartigen Löcher 29a,29b und 29c

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jeder senkrechten Reihe ähnliche und in Richtung zum Ventilsitz fortschreitend abnehmende Länge aufweisen, wobei diese Schlitze koaxial oder zentriert übereinander angeordnet sind.

Es hat sich herausgestellt, daß ein Zylinder 23 mit Durchströmöffnungen in Form von wendelförmig angeordneten schlitzartigen Löchern 29 besonders gut zu gießen ist, was günstig erscheint, da ein gegossener Zylinder eine gute Führungsfläche für den Absperrteil 22 bietet. Außerdem erhält man auf diese Weise eine gute Flexibilität zur Erzeugung gewünschter Strömungscharakteristiken.

Die DruckreduziersteHe bzw. Einrichtung zum Verringern des Durchstromquerschnittes in Form des Zylinders 23 ist außerdem durch eine große Anzahl kleiner Öffnungen gekennzeichnet. Wenn derartige Öffnungen in einer großen Anzahl vorhanden sind, erzeugen dieselben für ein bestimmtes gasförmiges Medium mit einer bestimmten oder maximal zu erwartenden Durchstrommenge den gewünschten niedrigen Druckabfall über den Zylinder 23, wodurch außerdem die Vibrationsfrequenz der mit dem Druckabfall oder der Druckreduzierung verbundenen Geräusch- oder Schalienergie auf einen verhältnismäßig hohen Wert verringert oder auf diesem Wert gehalten wird.

Der oder die konzentrisch angeordneten , schrittweise größeren äußeren Zylinder 28 bilden eine odej^mehrere entsprechende oder zusätzliche Druckreduzierstationen

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oder den Durchstrom hemmende Flächen, die bei den AusfUhrungsbeispielen aus Fig. 1 bis 5 in Strömungsrichtung hinter dem inneren Zylinder liegen. Gemäß Fig. 1 bis 3 sind die zu diesem Zweck im äußeren Zylinder 28 befindlichen Diichlaßöffnungen 30 ebenso wie die Löcher 29 des inneren Zylinders 23 auf Wendellinien angeordnet und besitzen dasselbe rechteckige Form.

Gemäß der Erfindung bilden die Durchlaßöffnungen 30 des größeren Zylinders 28 eine Durchstromflache, die etwa doppelt so groß wie die Durchstromflache oder gesamte Durchlaßöffnung des inneren Zylinders ist, wenn sich der Absperrteil 22 in seiner vollständig geöffneten Lage befindet oder alle Löcher 29 frei liegen* Diese Vergrößerung der Durchstromfläche gleicht Veränderungen in der Gasdichte aus, welche bei der Druckreduzierung über den inneren Zylinder 23 auftreten. Das hier erwähnte Verhältnis der Durchstromflachen von etwa 2 : 1 schafft eine vernünftige oder optimale Verteilung des Druckabfalles an jedem Zylinder, so daß , in anderen Worten, die beiden Zylinder 23 und 28 etwa jeweils einen gleich großen Druckabfall bewirken.

Das Verschieben des Absperrteils 22 mit Hilfe des Stößels 21 in Richtung zur Schließlage führt natürlich dazu, daß sich dieses Druckverhältnis derart verändert, daß der Druckabfall am äußeren Zylinder güßer als am inneren Zylinder wird. In derartigen Positionen des Absperrteils 22 ist jedoch die Strömungsenergie ebenfalls reduziert, so daß der dadurch entstehende Geräuschpegel gegenüber dem bei vollständig geöffnetem 309826/0706 -13-

Ventil verhältnismäßig niedrig liegte

Gemäß der Erfindung sind die wendelförmig angeordneten schlitzartigen Löcher 29 und Durchlaßöffnungen 30 versetzt gegeneinander angeordnet, so daß die Durchstromflächen der einander benachbarten Zylinder in keinem Falle einander überdecken, wodurch der. Gasdurchstrom eine maximale Umlenkung oder Ablenkung erfahren muß_p

Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 besitzt der innere Zylinder 32 einen radial nach außen vorstehenden umlaufenden Flansch 33, der auf der als Anschlag ausgebildeten, vertieft angeordneten Schulter 16 der Trennwand 15 aufliegt. Zwischen diesen Teilen befindet sich ein Dichtungsring 34, der in einer Vertiefung des Flansches 33 liegen kann.

Die Durchlaßöffnungen 35 des inneren Zylinders sind rechteckig ausgebildet, nebeneinander und in senkrechter Flucht zueinander in senkrechten Reihen angeordnet, wobei- sich die Längen dieser Durchlaßöffnungen 35 zur Sitzfläche 36 wie bei den oben besprochenen Ausführungsbeispielen verringern.

Der innere Zylinder 32 besitzt oberhalb des Bereiches der Durchlaßöffnungen 35 einen Bohrungsabschnitt 37 mit größerem Durchmesser, der am unteren Ende eine Schulter oder einen Absatz bildet, unter der in einer umlaufenden Nut des Zylinders 32 ein im Querschltt K-förmiger Dichtungsring 38 aus flexiblem 309826/0706 __iZt_

Material liegt, In den erweiterten Bohrungsabschnitt 37 ist eine Führungshülse 39 eingepaßt, die den flexiblen Dichtungsring 38 teilweise von oben abdeckt.

Beim Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 ist der Absperrteil 40 langer als bei den Ausführungsbeispielen aus Fig. 1 bis 5 und besitzt ein konisch verjüngtes unteres Ende 41, das als Sitz dient und mit der Sitzfläche 36 des inneren Zylinders 32 zusammenwirken kann.

Der zylindrisch ausgebildete Absperrteil 40 besitzt am oberen Ende eine ringförmige Erweiterung 42, die als Führung dient und mit Gleit- oder Schiebesitz an der Innenwand der Führungshülse 39 anliegt. In der ringförmigen Erweiterung 42 ist eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines O-Ringes 43 vorgesehen, der als Abdichtung dient. Die Lgnge des unter der ringförmigen Erweiterung 42 liegenden Abschnittes des Absperrteils 40 ist so gewählt, daß, wenn das untere Ende 41 auf der Sitzfläche 36 aufliegt, sich die ringförmige Erweiterung 42 mit ihrer unteren Schulter auf den Dichtungsring 38 aufgesetzt hat und denselben zusammendrückt, wodurch an zwei Stellen des Absperrteils ein die Abdichtung bewirkender Kontakt besteht.

Der Absperrteil 40 ist mit axial verlaufenden Durchgangsöffnungen 44 versehen, so daß der Leitungsdruck auch auf die Rückseite des Absperrteils gelangen kann, wodurch"ein Druckausgleich auf beiden Seiten des Absperrteiles in der Schließlage desselben entsteht und ein absoluter Verschluß desselben gewährleistet 309826/0706 -15-

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ist, weil der Leitungsdruck nicht einseitig auf den Absperrteil wirkt und dadurch versucht, diesen von seinem Sitz zu lüften,,

Bei der Ausführungsform aus Figj. 6 ist außerdem ein. äußerer Zylinder 45 vorgesehen, der zwischen der Trennwand 15 und der Ventilkappe 19 sitzt und mit seinem unteren Ende auf dem Flansch 33 des inneren Zylinders 32 aufliegt. Statt eines einzigen äußeren Zylinders können auch mehrere Zylinder dieser Art vorgesehen sein. Der äußere Zylinder 45 besitzt Durchlaßöffnungen 46, die gegenüber den Dtfchlaßöffnungen der jeweils benachbarten Zylinder verdreht oder versetzt sind und die die gleiche oder eine ähnliche rechteckige Form und auch die gleiche oder eine ähnliche Anordnung in horizontalen oder senkrechten Reihen aufweisen können, wie in Verbindung mit dem inneren Zylinder 32. beschrieben.

Beim Ausführungsbeisjiel gemäß Fig. 6 ist zwischen den benachbarten Zylindern 32 und 45 jeweils eine Resonanzkammer 47 vorgesehen.

Während bei den Ausführungsbeispielen aus Fig. 1 bis der ±n.ere Zylinder 23 d»s in Strömungsrichtung erste Element zur Begrenzung der Durchstromflache bildet, wird das mit einem unter Druckausgleich stehenden Absperrteil versehene Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 für Strömungsmittel verwendet, die von der Außenseite der Zylinder durch deren- Mantelfläche in das Innere strömen,, Dementsprechend nimmt bei diesem

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Ausführungsbeisjiel die freie Durchstromfläche von der Außenseite der Zylinder in das Innere derselben zu.

Die Formen der Durchstromöffnungen, die Größen und die Anzahl derselben und die löLumen der Resonanzkammern werden für das Ausführungsbeispiel aus Fig. 6 ähnlich wie für die Ausführungsbeispiele aus Fig. 1 bis 5 gewählt.

Die Verwendung von Zylindern mit Durchgangsöffnungen als Drosselelemente hat verschiedene Vorteile bezüglich der Drosselung und der Geräuschverringerimg:

1. bewirkt die Anordnung einer großen Anzahl von kleinen Durchstromöffnungen im Vergleich zu einer einzigen großen Durchstromöffnung eine Erhöhung der Frequenz der erzeugten Geräusche, wodurch die Rohrwandung ein wirkungsvollerer Isolator wird. Außerdem erreicht man durch diese Anordnung eine schnelle Auflösung der in Strömungsrichtung hinter der Drosseleinrichtung befindlichen Strahlen, weil diese Strahlen auf einer großen Fläche einander überschneiden und sich turbulent miteinander vermischen, wodurch auch die Geräuschentwicklung verringert wird.

2. teilt oder verringert die zwei -oder mehrstufige Druckverringerung den Druckabfall in jeder Druckreduzierstufe, wodurch gleichzeitig die akustische Wirkung und dementsprechend der Geräuschpegel verringert wird, da die Geiäischwirkung weitgehend vom

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Druckabfall über jede einzelne Öffnunge abhängt.

Um dieses Prinzip der Teilung des Druckabfalls zu erläutern, wird eine einzige Durchgangsöffnung mit einem Druckverhältnis oder Druckabfall von 4:1 mit einer zweistufigen Druckreduzierung verglichen. Diese zweistufige Druckreduzierung besitzt bei richtiger Konstruktion für Dichtekompensation zwei Geräuschquellen, die jeweils Druckverhältnisse von 2:1 aufweisen. Eine Verringerung des Druckverhältnisses von 4:1 auf 2:1 führt zu einer Senkung des Geräuschpegels um etwa 13 dB. Unterstell! man, daß beide Stufen der zweistufigen Druckreduzierung einen gleichen Geräuschpegel besitzen, so beträgt in diesem Falle die tatsächliche Verringerung des Geräuschpegels etwa 10 dB, wobei die von der Resonanzdämpfung und der Hochfrequenzdämpfung erzielten Geräuchverringerungen nicht berücksichtigt werden.

ermöglicht die Anordnung eines vorbestimmten Abstandes zwischen der ersten und der zweiten oder jeder weiteren Stufe der Druckreduzierung bzw. dem ersten und dem zweiten und jedem weiteren Zylinder eine Optimierung der Wirkung der Resonanzdämpfung. Die richtige Wahl dieses Abstandes führt in anderen Worten zu einer teilweisen ^Beseitigung der Schallwellen, die an der in Strömungsrichtung zuerst liegenden Druckreduzierstufe aufgrund der in der zwischen den beiden Stufen liegenden Resonanzkammer reflektierten oder erzeugten Schallwelle entstehen.

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Es sei darauf hingewiesen, daß die Resonanzdämpfung von den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Zylindern dann erzeugt wird, wenn dieselben konzentrisch ineinander wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß Figo 1, 4 und 6 angeordnet sind, nicht hingegen bei der Anordnung der Zylinder gemäß Fig. 2 und 5.

Das Ausführungsbeispiel aus Fig. 4 und 5 unterscheidet sich von dem aus Fig. 1 bis 3 dadurch, daß die Durchlaßöffnungen des äußeren Zylinders 28 als Bohrungen 31 mit kreisförmigem Grundriß ausgebildet sind.

Es versteht sich, daß bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung die Strömungscharakteristik jede Form annehmen kann, die Durchlaßöffnungen in den Zylindern jede geometrische Form besitzen können, das Verhältnis der Durchstromflache des äußeren Zylinders zu der des inneren Zylinders kleiner, gleich oder größer als 1:1 sein kann und daß dar Abstand zwischen den ineinandersteckenden Zylindern veränderbar ist.

Auch versteht es sich, daß Abänderungen der praktischen Ausführungsformen der Erfindung möglich sind₀ So können der innere und / oder der äußere Zylinder auch an der Innenseite am Absperrteil 22 oder dem einen geringeren Außendurchmesser aufweisenden Abschnitt des Absperrteils 40 angebracht oder an der Innenseite an diesen Absperrteilen abgestützt sein, wobei dann innerhalb des Sitzringes 24 gearbeitet wird, der in diesem Falle Teil des um die Durchgangsöffnung der Trennwand 15 umlaufenden Randes 16 ist.

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Noch eine andere mögliche Abwandlung der mit Durchgangsöffnungen versehenen Zylinder der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der einen geringeren Außendurchmesser au&reisende Abschnitt des Absperrteils 40 selbst den inneren, mit Durchlaßöffnungen versehenen Zylinder bildet, so daß der Zylinder 32 des Ausführungsbeispieles aus Fig. 6 der äußere Zylinder wird und der Zylinder 45 ein zweiter äußerer Zylinder oder eine dritte Druckreduzierstufe ist. Ebenfalls kann man bei dieser Ausführungsform den Zylinder 45 ganz weglassen.

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Claims

G 48 446 Firma MASONEILAN INTERNATIONAL, Inc., 63 Nahatan Street, NORWOOD. Massachusetts (USA) Patentansprüche i

1.) Druckminderventil od. dgl. zum Reduzieren des Druckes von durch eine Leitung strömenden Gasströmen, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gehäuse (11) mit einem Durchstromkanal (14), eine den Durchstromkanal teilende Trennwand (15)» eine kreisförmige Durchlaeöffnung in der Trennwand (15), eine der Öffnung der Trennwand gegenüberliegende, nach außen führende Öffnung (18) in der Gehäusewand, eine lösbar angebrachte, die Gehäuseöffnung (18) verschließende Ventilkappe (19)» einen in der Ventilkappe hin- und hergehend bewegbar geführten und durch die Ventilkappe hindurchgehenden Stößel (21), am Ende des Ventilstößels einen mit demselben verbundenen Absperrteil (22,40), einen inneren Zylinder (23,32), der von der in der Trennwand (15) befindlichen Öffnung ausgeht, koaxial mit derselben angeordnet ist und eine Stufe für die Druckreduzierung des durch das Ventil hindurchströmenden Gases bildet, eine Vielzahl kleiner, den Durchstrom drosselnden Öffnungen (29,35) im inneren Zylinder, welche einen verhältnismäßig geringen Druckabfall an den einzelnen Öffnungen bedingen und Geräusche ^nit hoher Frequenz erzeugen, wobei die zahlreichen Durchgangsöffnungen dieses Zylinders eine Durchstrom- und Druckreduzierstelle bilden, und einen oder

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mehrere konzentrische äußere Zylinder (28,45) aufweist, welche den inneren Zylinder konzentrisch umschließen und so ausgebildet sind, daß sie je%ils eine weitere Druckreduzierstufe für den Gasdurchstrom bilden und zahlreiche kleine Drosselöffnungen (30,31»46) enthalten, die einzeln jeweils einen kleinen Druckabfall bewirken und Geräusche hoher Frequenz erzeugen, wobei diese zahlreichen Drosselöffnungen der äußren Zylinder weitere Durchstromreduzier bzw. Druckreduzierstationen bilden und die einzelnen Druckreduzierstufen nacheinander wirksam werden, wenn der innere der Durchstromreduzierbereiche vom Absperrteil des Ventils nicht beeinträchtigt oder verschlossen ist, so daß über die einzelnen Zylinder eine geeignete Gasdichteänderungskompensationsverteilung des Druckabfalls durch die Vorrichtung bewirkt wird,

2.) Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (23»32) an der inneren Trennwand (15) des Gehäuses (11) gelagert ist.

3.) Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die äußeren Zylinder (28,45) sowohl an der inneren Trennwand (15) des Gehäuses (11) als auch an der lösbar angebrachten Ventilkappe (19) anliegen.

4.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (23»32) den Absperrteil (22,40) aufnimmt.

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5.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder einen Teil des Absperrteiles umfaßt.

6.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und / oder einer oder mehrere der. äußeren Zylinder am Absperrteil angebracht sind.

7.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuse (11) befindliche Trennwand (15) um deren Durchgangsöffnung herum als Auflager für einen oder mehrere oder alle der inneren und äußeren Zylinder (23,32;28,45) dient.

8.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet ,daß der innere Zylinder (23) so angebracht ist, daß er über die Trennwand (15) in entgegengesetzter Richtung wie der äußere Zylinder (28) vorsteht.

9.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den konzentrisch ineinander angeordneten Zylinder (23,28;32,45) jeweils eine Kammer (47) befindet, welche ein Strömungsmittelvolumen enhält, das die von den Drosselöffnungen erzeugten Geräusche durch Resonanz dämpft.

10.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Größe und Anzahl

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der Drosseldurchlässe im inneren und den äußeren Zylinder (23,32; 28,45) derart gewählt ist, daß der Druckabfall über das gesamte Ventil in praktisch gleiche Teile über die einzelnen Zylinder aufgeteilt ist.

11.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10. ,dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseldurchlässe (29,30, 31,35,46) eines Zylinders in Strömungsrichtung gegenüber den Drosseldurchlässen des jeweils folgenden Zylinders versetzt sind.

12.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl und / oder die Größe der Drosseldurchlässe (29,30,31,35,46) eines Zylinders sich von der Anzahl und / oder Größe der Drosseldurchlässe des jeweils benachbarten Zylinders derart unterscheiden, daß der Druckabfall über die Gesamtheit der Zylinder in praktisch gleich große Teile entsprechend der Anzahl der einzelnen Zylinder aufgeteilt ist.

13.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (23,32) als Führung für den Absperrteil (22,40) ausgebildet ist.

14.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (23,32) einen nach ±nen vorstehenden ringförmigen Sitz (24,36) für den Absperrteil (22,40) enthält.

15.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch

gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (23,32) .-303826/0706 ~⁵~

mit einem nach außen vorstehenden Flansch (27,33) als Auflager für einen oder mehrere äußere Zylinder (28,45) versehen ist.

16.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (23) einen geringeren Außendurchmesser als der Durchmesser der Öffnung in der Trennwand (15) aufweist und eich mit seinem vorstehenden Flansch (27) auf der Trennwand (15) abstützt.

17.) Ventilmch Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere äußere Zylinder (28,45) sowohl an der Ventilkappe (19) als auch an dem radial nach außen vorstehenden Flansch (27,33) des inneren Zylinders (23,32) anliegen.

18.) Ventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der radial nach außen vorstehende Flansch (27) des inneren Zylinders (23) doppelseitig ausgebildet ist, so daß dieser Zylinder so angebracht werden kann, daß er entweder nach der einen oder nach der anderen Seite über die Trennwand (15) vorsteht.

19·) Ventil nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrteil (22) derart angeordnet ist, daß egfetets in Richtung zur Durchlaßöffnung der Trennwand (15) bewegt bzw. von dieser öffnung wegbewegt werden kann, gleichgültig in welcher Lage der innere Zylinder (23) montiert ist.

20.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseldurchlässe (29»30,35, 46) in wenigstens einem der Zylinder (23,28,32,45)_g_

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auf Schraubenlinien oder wendelförmig angeordnete Schlitze sind.

21.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseldurchlässe (29,30, 35,46) wenigstens eines der Zylinder (23,28,32,45) eingegossene rechteckige Schlitze sind.

22.) Ventil nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß diese gegossenen rechteckigen Schlitze (29,30, 35,46) wendelförmig angeordnet sind.

23.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet , daß die Drosseldurchlässe (31) in wenigstens einem der Zylinder Löcher (31) mit kreisförmigem Querschnitt sind.

24.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die wendelförmig angeordneten schlitzartigen Drosseldurchlässe (29,30,35,46) wenigstens eines der Zylinder (23,28,32,45) in senkrechten Reihen angeordnet sind, die einen gleichen Abstand voneinander aufweisen.

25.) Ventil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die in den senkrechten Reihen angeordneten einzelnen schlitzartigen Drosseldurchlässe (29,30, 35,46) auch in etwa horizontalen Reihen nebeneinander angeordnet sind.

26.) Ventil nach einem der Anbrüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseldurchlässe (29,30, 35»46) wenigstens eines der Zylinder (23»28,32,45)

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Schlitze gleichförmiger Länge sind.

27.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseldurchlässe (29,30, 35,46) in wenigstens einem der Zylinder (23,28,32, 45) Schlitze sind, deren Länge sich zur inneren Trennwand (15) des Gehäuses (11) schrittweise verringert.

28.) Ventil nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte der schlitzartigen Drosseböffnungen (29,30,35,46) in den einzelnen Reihen senkrecht übereinander liegen, wobei alle diese senkrechten Reihen gleichförmig über den Umfang des jeweiligen Zylinders (23,28,32,45) verteilt angeordnet sind.

29.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (23) eine in Strömungsrichtung gesehene erste Druckreduzierstufe bildet.

30.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß der am Ventilstößel (21) befestigte Absperrteil (22) des Ventils je nach Montage des inneren Zylinders (23) auf der einen oder der anderen Seite der inneren Trennwand (15) des Gehäuses (11) hin- und herbewegbar ist.

31.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Zylinder (32) im Bereich seines oberen Endes einen erweiterten Bohrungsquerschnitt (37) aufweist und der Absperrteil

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(40) eine in diesem erweiterten Bohrungsabschnitt geführte ringförmige Erweiterung (42) trägt.

32.) Ventil nach Anspruch 31» dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Bohrungsabschnitt (37) des inneren Zylinders (32) und die ringförmige Erweiterung (42) des Absperrteils (40) aufeinanderpassende innere Schultern bilden, die aufeinander liegen, wenn der Absperrteil (40) auf seinem Sitz (36) aufliegt.

33.) Ventil nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den beiden Schultern ein zusammendrückbarer flexibler Dichtungsring (38) befindet.

34.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrteil (40) in axialer Richtung verlaufende Durchgangsöffnungen (44) enthält, so daß auch seine Rückseite vom Strömungsmittel beaufschlagt werden kann, und daß zwischen dem Absperrteil (40) und dem diesen führenden Zylinder (32) Dichtungen (38,43) vorgesehen sind.

35.) Ventil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der im inneren Zylinder (23) befindliche Sitzring (24) auf beiden Seiten konische Sitzflächen (25 und 26) für den Absperrteil (22) aufweist.

36.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß am inneren Zylinder (32) Vorkehrungen vorgesehen sind, um mit Hilfe des an zwei Stellen abdichtenden und durchausgeglichenen

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Absperrteils (40) einen dichten Verschluß des Ventils zu erzielen. ·

37.) Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselöffnungen des an der im Gehäuse (11) befindlichen Trennwand (15) gelagerten inneren Zylinders (23,32) entsprechend dem Hub oder der Verschiebung des Absperrteils (22,40 teilweise oder ganz geöffnet werden und dementsprechend unterschiedlich große Druckreduzierungen bzw. Durchströmreduzierungen bewirken.

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