DE2352370A1 - Drehschieberventil - Google Patents

Description

PATENTANWAi^r DIPL.-ilSiG. H. STROHSCHÄNK 8000 MÜNCHEN 60 · MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (0811) 881608

1d.1O.1973-SW(5) d6

Tour Agetiturer Aktiebolag, Svärdlangsvägen 46, Johanneshov (Schweden)

Drehschieberventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drehschieberventil, dessen im wesentlichen zylindrischer, von wenigstens einer diametral verlaufenden Steueröffnung durchsetzter Drehkörper in einer beispielsweise durch eine den Strömungskanal des Ventilgehäuses durchsetzende gesonderte J?utterhülse gebildeten Querbohrung des Ventilgehäuses geführt ist, die in dessen Durchströmungsrichtung diametral gegenüberliegend zwei der Steueröffnung zugeordnete und durch dessen Drehung wahlweise zunehmend freigebbare oder verschliessbare Durchtrittsausnehmungen aufweist.

Bei den heute üblichen Ventilen für insbesondere flüssige Strömungsmedien sind immer wieder starke Korrosionen festzustellen, zu denen insbesondere bei stark gedrosselter Strömung noch beträchtliche Kavitationsgeräusche kommen können. Man kann aufgrund' von Untersuchungen mit Sicherheit annehmen, dass sowohl die Kavitation als auch die starke Korrosion auf ein und dieselbe Ursache, nämlich auf bestimmte, im Ventil herrschende Strömungszustände zurückzuführen sind, und zwar wie folgt:

Der Druck einer in einer Rohrleitung strömenden flüssigkeit kann zerlegt werden in einen statischen und einen dynamischen

509818/0080

Anteil. In üblichen Regelventilen mit einem axial verschiebbaren Abschlusskörper und einem Ventilsitz findet die Regelung der Durchflussmenge durch eine Veränderung des Durchströmungsquerschnittes zwischen Abschlusskörper und Ventilsitz statt. Entsprechend einer· Drosselung des Durchströmungsquerschnittes vergrössert sich an der Drosselungsstelle die Geschwindigkeit der Flüssigkeit nach dem Gesetz von Bernoulli, wobei eine Vergröaserung der dynamischen Energie auf Kosten der statischen Energie stattfindet. Die ersterwähnte Energie ist proportional dem Quadrat der mittleren Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, während die letztgenannte direkt proportional zu dem an der jeweiligen Stelle der Leitung herrschenden statischen Druck ist. Ist der Einlaufdruck eines solchen üblichen Ventils P₁ und der Auslaufdruck Pp, so· wird der Druck P^ im Spalt zwischen Abschlusskörper und Ventilsatz aufgrund der dort herrschenden grösseren Geschwindigkeit kleiner als P_? sein, und zwar um somehr, als die Geschwindigkeit der flüssigkeit in diesem Spalt ansteigt. Ist die dortige Geschwindigkeit genügend gross, so kann der Druck P, so weit absinken, dass die Flüssigkeit an dieser Stelle trotz der dortigen niedrigen Temperatur verdampft. Da die Geschwindigkeit des geförderten Mediums anschliessend jedoch wieder auf den Druck P₂ ansteigt, muss vorher selbstverständlich wieder eine Kondensation des vorübergehend entstandenen Dampfes stattfinden. Man hat erkannt, dass gerade diese vorübergehende Dampfbildung der Grund zu den eingangs genannten Übelständen der Korrosion und Kavitation ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Drehschieberventil, welches bei einer entsprechenden Drosselung in ganz ähnlicher Weise zu Korrosions- und Kavitationserscheinungen neigt, so zu vervollkommnen, dass eine vorübergehende Dampfbildung einer geförderten Plüssigkeit und damit die Korrosions- und Kavitationserscheinungen trotz eines üblichen

509818/0080

weitgehenden. Regelbereiches des Ventils nach Möglichkeit ganz vermieden werden.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Drehkörper des eingangs genannten Ventils als zwischen wenigstens zwei diametral gegenüberliegenden Steueröffnungen einen Ausgleichsraum bildender Hohlkörper ausgebildet ist.

Durch eine solche Aufteilung des geregelten Strömungsbereichs im Ventil in zwei oder mehr Drosselstellen, zwischen denen sich jeweils noch ein Ausgleichsraum befindet, ergibt sich eine abgestufte Drosselung, womit an jeder einzelnen Drosselstelle nur noch ein wesentlich kleinerer Druckabfall als an einer einzigen Drosselstelle eines Ventils entstehen kann. Infolgedessen ergeben sich nur so kleine Geschwindigkeitsvergrösserungen, dass keine Dampf- und Kavitationsbildung mehr befürchtet zu werden braucht.

G-emäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bestehen die diametral gegenüberliegenden Steueröffnungen jeweils aus einer Vielzahl kleiner nebeneinander angeordneter Löcher,, während gemäss einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich der Ausgleichsraum von einem dessen Durchströmungsquerschnitt verkleinernden Körper, vorzugsweise einer Lochplatte mit einer Vielzahl kleiner Löcher, durchsetzt ist.

Andere Ausgestaltungen der Erfingung betreffen weitere konstruktive Einzelheiten des erfindungsgemässen Drehschieberventils.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; es zeigen:

509818/0080

Fig. 1 Eine Ausführungsform des Drehschieberventils in einem lotrechten Längsschnitt;

Fig. 2 dasselbe Ventil in einem waagrechten Längsschnitt ;

Mg. 3, 4 und 5 eine erste Ausführungsform eines hohlzylindrischen Drehkörpers des Ventils jeweils in einem Querschnitt, einem Längsschnitt und einer Abwicklung;

Fig. 6, 7 und Ö eine weitere Ausfuh.run.gsform des Drehkörpers in gleichen Darstellungen;

Fig. 9, 10 und 11 eine wiederum andere Ausführungsform des Drehkörpers jeweils in einem Axialschnitt, einer Seitenansicht (gemäss Fig. 9 von links) und einem Querschnitt;

Fig. 12 eine den Drehkörper des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Drehschieberventils axial durchsetzende Lochplatte in einer Seitenansicht;

Fig. 13 und 14 eine Futterhülse desselben Drehschieberventils in einem Querschnitt und einem Längsschnitt und

Fig. 15 eine zwischen zwei axial aufeinanderfolgenden Drehschieberventilen vorgesehene Kupplungsvorrichtung in einem axialen Teilschnitt.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Drehschieberventil weist ein Ventilgehäuse 1 mit einem Eintrittsflansch 2' und einem Austrittsflansch 2" zum Anschluss an je eine (nicht dargestellte) Zu- und Ableitung auf. Der das Ventilgehäuse 1 durchsetzende Strömungskanal 1· ist von einer in einer Querbohrung des Gehäuses festgelegten zylindrischen Futterhülse 3 durchsetzt, deren Wandung 11· diametral gegenüberliegend und zugleich in Durchströmungsrichtung des Ventils zwei Durchtrittsausnehmungen 11 aufweist.

In der Futterhülse 3 ist ein hohlzylindrischer Drehkörper ö geführt, der an seinen beiden, etwa im Abstand der lichten Weite des Strömungskanals 1· voneinander befindlichen Enden durch eine Deckwand 7 und eine Bodenwand 9 abgeschlossen ist. Beide Wände sind jeweils durch Schrauben Ö' an den Drehkörper 8 fest und dichi

60961 8/0080

angeschraubt. Die Deckwand 7 weist einen, axial nach aussen ragenden Zapfen 7¹ auf, der in einer nach aussen führenden Bohrung eines Kopfteiles 4 des Yentilgehäuses 1 mittels Dichtringen 7" dicht, jedoch verdrehbar geführt ist und an seinem aus dem Ventilgehäuse 1 nach aussen ragenden freien Ende einen beispielsweise zum Aufsetzen eines (nicht dargestellten) Handrades dienenden Vierkant bildet. In entsprechender Weise ist auch die Bodenwand 9 mit einem axial nach aussen ragenden Zapfen 10 versehen, der in einer zugeordneten Sackbohrung einer mittels Schrauben 5' an das Ventilgehäuse 1 angeschraubten Itissplatte 5 verdrehbar geführt ist.

Der Drehkörper ö¹ ist, wie beispielsweise aus Fig. 2 und den Pig. 9 und 11 ersichtlich ist, an diametral gegenüber liegenden Stellen mit nachstehend noch erläuterten Steueröffnungen versehen, die bei der in den Pig. 1 und 2 dargestellten Stellung des Drehkörpers ö mit den Durchtrittsausnehmungen 11 der EUtterhülse 3 fluchten, womit sich das Ventil in seiner Offenstellung befindet. Durch entsprechendes Drehen des Drehkörpers Ö ist.es jedoch auch möglich, dessen Steueröffnungen mehr oder weniger aus dem Bereich der Durchtrittsausnehmungen 11 gegen die Wandung 11' zu drehen, womit das Ventil zunehmend geschlossen werden kann.

Aus vorstehendem ergibt sich, dass das in das Ventil einströmende Medium beim Durchströmen des Drehkörpers ö¹ zweimal, d.h. an den beiden diametral gegenüber liegenden Stellen des Drehkörpers" ö, Steueröffnungen durchströmen muss, sofern diese sich vor den beiden Durchtrittsausnehmungen 11 der Futterhülse 3 befinden. Dabei kann sich das Strömungsmedium in dem durch den Hohlraum des hohlzylindrischen Drehkörpers ö gebildeten Ausgleichsraum ö" zunächst entspannen, woraufhin es - zunächst unter der Voraussetzung, dass die diametrale Durchströmung des Ausgleichsraumes Ö" ungestört ist - erneut durch die weiteren austrittsseitigen Steuer-

509818/0080

öffnungen des Drehkörpers ö strömt, woraufliin es sich zugleich erneut vollkommen entspannen kann. Durch die beschriebene Aufteilung des Drosselwiderstandes in mehrere Einzelwiderstände hat man es in der Hand, die Beschleunigung des Strömungsmediums und insbesondere einer das Ventil durchströmenden !Flüssigkeit so niedrig zu halten, dass keine Dampfbildung und damit auch keine Kavitation mehr zu befürchten ist.

Der Drehkörper ü kann unterschiedlich ausgebildet sein. Bei " der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausbildung weisen die beiden diametral gegenüberliegenden Steueröffnungen 12 einen jeweils gleichartigen Rechteckquerschnitt auf, dessen axiale Länge etwa der grössten lichten Weite des Strömungskanals 1· entspricht. In den Fig. 3 und 4 sind im übrigen auch die G-ewindebohrungen 6"· für die aus Fig. 1 ersichtlichen Schrauben Ö· dargestellt, mittels der die Deckwand 7 und die Bodenwand 9 mit dem Drehkörper 8 verbunden sind.

Wenn eine besondere Charakteristik der Durchströmung des Drehschieberventils in Abhängigkeit vom Drehwinkel des Drehkörpers c3 gewünscht ist, können die beiden diametral gegenüberliegenden Steueröffnungen 13 gemäss den Fig. 6, 7 und 8 auch einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Offenbar bleibt indessen, dass beide einerseits in den Fig. 3 bis 5 und andererseits in den Fig. 6 bis d dargestellten Querschnittsformen der Steueröffnungen in Verbindung mit dem mittleren Ausgleichsraum ö" der Durchströmung des Ventils noch keinen wesentlichen grösseren Widerstand als eine einfache, einen Drehkörper diametral durchsetzende Steueröffnung entgegensetzen können. Es ist aber möglich, den Durchströmungswiderstand noch wesentlich zu vergrössern, wenn die Steueröffnungen im Drehkörper d gemäss den Fig. 9 Ms 11 aus einer Vielzahl kleiner parallel zueinander verlaufender Bohrungen 14 ausgebildet

509818/0080

235237Q

werden. Dabei sind gemäss dem dargestellten Aasführungsbeispiel · die Durchmesser der einzelnen Bohrungen 14 an den gegenüberliegenden Steueröffnungen jeweils in einer gleichen Umfangsrichtung grosser werdend ausgebildet, wobei in SLg. 10 die grossen Bohrungen mit 14' und die kleinen Bohrungen mit 14" bezeichnet sind. Eine entsprechende Ausbildung des Drehkörpers Ö.ist im übrigen auch in den Pig. 1 und 2 dargestellt..

Im übrigen können zur weiteren Vergrösserung des Durchströmungswiderstandes des Drehkörpers β noch weitere Massnahmen vorgesehen sein, wie beispielsweise eine besondere Aufrauhung der Seitenwände der Steueröffnungen. Zu diesem Zweck sind die Bohrungen 14 bzw. 14' und 14" gemäss den Figuren 1, 2, 9 und 11 jeweils als G-ewindebohrungen ausgebildet. Man kann statt dessen oder auch ausserdem noch den Ausgleichsraum d" in der aus den Pig. 1 und 2 ersichtlichen Weise durch eine axiale, quer zur Durchströmungsrichtung verlaufende Lochplatte 15 mit einer Vielzahl voa Löchern 16 (vgl. ELg, 12) in zwei Teilräume aufteilen. Die lochplatte 15 kann dabei gemäss Fig. 1 in jeweils einer Nute 15⁸ bzw. 15" der Deckwand 7 und der Bodenwand 9 gehalten sein.

Ein besonderer Vorteil des bisher beschriebenen Drehschieberventils liegt darin, dass man den Drehkörper 8 und auch die Sutterhülse 3 gewünschtenfalls leicht aus dem Ventil ausbauen und somit an ein und demselben Ventil durch einen anders ausgebildeten Drehkörper Ö und/oder eine anders ausgebildete Putterhülse 3 ersetzen kann. Zu diesem Austausch ist es lediglich erforderlich, die Fussplatte 5 der Ventils vorübergehend durch Lösen der Schrauben 5' vom Ventilgehäuse 1 abzuschrauben. Man kann somit ein und demselben Ventil gewünschtenfalls leicht eine andere Durchströmungscharakteristik geben.

509818/0080

Wenn man von zwei im wesentlichen gleich ausgebildeten Drehschieberventilen jeweils die Fussplatte 5 vom zugeordneten Anschlussflansch 1Ö des Ventilgehäuses 1 abschraubt und die benachbarten Zapfen 10 an ihren freien Enden jeweils mit einem Querschlitz 10· versieht, dann kann man diese beiden Ventile gemäss Mg. 15 in. einfacher Y/eise miteinander kuppeln, wenn man die beiden iUssplatten 5 durch eine Verbindungsmuffe 17 ersetzt, die aussen in. den beiden aufeinanderfolgenden Futterhülsen 3 geführt ist und innen zur Lagerung der beiden gegenüberliegenden Zapfen 10 dient. Diese Futterhülse 17 ist lediglich so lang, dass die beiden spiegelbildlich aufeinanderfolgenden Ventilgehäuse 1 mit ihren Anschlussflanschen 1d aneinander anliegen und in nicht besonders dargestellter V/eise mittels der Schrauben 5 fest miteinander verbunden werden können. Die gegenseitige Kupplung der beiden Zapfen 10 erfolgt dann mittels zweier, in nicht besonders dargestellter V/eise drehfest miteinander verbundener Kupplungsstücke 20· und 2O", die mit den Querschlitzen 10¹ zugeordneten Nasen in diese Schlitze eingreifen. Wegen des aus dem spiegelbildlichen Zusammenbau folgenden gegenläufigen Drehsinnes der gekuppelten Drehkörper ist bei den in den Pig. 1 und 2 sowie 6 bis 11 dargestellten Ausführungsbeispielen lediglich darauf zu achten, dass auch der Querschnittsverlauf der Steueröffnungen der Drehkörper in Drehrichtung gegensinnig verändert ausgeführt werden muss, wenn beide Ventile gleichartig wirken sollen.

Pa t e nta nsp rüchej:

509818/0080

Claims (8)

1. Patentansprüche

   1J Drehsehieberventil, dessen im wesentlichen zylindrischer, ^ron wenigstens einer diametral verlaufenden Steueröffnung durchsetzter Drehkörper in einer beispielsweise durch eine den Strömungskanal des Ventilgehäuses durchsetztende gesonderte Futterhülse gebildeten Querbohrung des Yeηtilgehäuses geführt ist, die in dessen Durchströmungsrichtung diametral gegenüberliegend zwei der Steueröffnung zugeordnete und durch dessen Drehung wahlweise zunehmend freigebbare oder versehliessbare Durchtrittsausnehmungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkörper (Ö) als zwischen wenigstens zwei diametral gegenüberliegenden Steueröffnungen (12 bzw. 13, 14) einen Ausgleichsraum (Ö») bildender Hohlkörper ausgebildet ist.
2. 2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einem Ventilgehäuse (1), gegebenenfalls nebst lutterhülse (3)» mehrere Drehkörper (ö) mit unterschiedlich ausgebildeten Steueröffnungen (12 bzw. 13, 14) austauschbar zugeordnet sind.
3. 3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die diametral gegenüberliegenden Steueröffnungen jeweils aus einer Vielzahl kleiner nebeneinander angeordneter Löcher (14) bestehen.
4. 4. Ventil nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, dass die den beiden Steueröffnungen zugeordneten Löcher (14-, 14¹ , 14") in einer Umfangsrichtung des Drehkörpers (Ö) jeweils zunehmend grössere Querschnitte aufweisen (Pig. 11).
5. 5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsraum (Ö") von einem dessen Durch-

   509818/0080

   Strömungsquerschnitt verkleinernden Körper (Lochplatte 15) durchsetzt ist.
6. 6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper eine Lochplatte (15) mit einer Vielzahl kleiner Löcher (16) ist (Mg. 12).
7. 7. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (14, 14', 14", 16) im Drehkörper (ö) und/ oder in der Lochplatte (15) mit Innengewinden od. dgl. unregelmässigen "Wänden versehen sind.
8. 8. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fussplatte (5) des Ventilgehäuses (1) gegen eine Verbindungsmuffe (17) austauschbar ist, die aussen in der Futterhülse (3) geführt ist und innen die Lagerung des zugeordneten Zapfens (10) bildet sowie im eingesetzten. Zustand spiegelbildlich zur Aussenfläche des Anschlussflansches (1Ö) des Ventilgehäuses (1) ausgebildet ist, und dass in der Verbindugsmuffe (17) zwei drehfest ineinandergreifende Kupplungsstücke (2O¹) und (20") mit axial gegenüber—liegend nach aussen ragenden Nasen gelagert sind, deren eine in einen am freien Ende des Zapfens. (10) befindlichen Querschlitz (10·) eingreift.

   509818/0080