DE2439583B2 - Schieber für hohe Drücke - Google Patents
Schieber für hohe DrückeInfo
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Description
geschachtelt und fixiert werden, daß man den erwünschten vielstufigen Druckabfall in dem Schieber
erhält.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus dem Unteransprüchen hervor.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt
F i g. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels des Schiebers für hohe Drücke gemäß der
Erfindung,
Fig. 2 einen vergrößerten Teil-Längsschnitt, der die
Schiebereinsätze oder Käfige zeigt, die den Drosselabschnitt
des in F i g. 1 gezeigten Schiebers bilden,
F i g. 3 eine abgewickelte Darstellung eines Einsatzes der in F i g. 2 gezeigten Schiebereinsätze,
Fig.4 einen Längsschnitt eines Teils eines Käfigs
oder der Einsätze in einem zweiten Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung,
F i g. 5 eine abgewickelte Darstellung einer Einheit des in F i g. 4 gezeigten Käfigs,
F i g. 6 ein Diagramm, das die Strömungsgeschwindigkeitscharakteristika
des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung veranschaulicht,
F i g. 7 eine abgewickelte Darstellung einer Käfigeinheit bzw. eines Schiebereinsatzes in einem dritten
Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung,
F i g. 8 einen Längsschnitt eines Käfigteils bzw. Teils von Schiebereinsätzen eines vierten Ausführungsbei- M
spiels des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung und
F i g. 9 einen Längsschnitt eines Käfigteils oder Teils von Schiebereinsätzen eines fünften Ausführungsbeispiels
des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung.
Es wird nun zunächst auf die Fig. 1, 2 und 3 Bezug
genommen. Das erste Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der vorliegenden
Erfindung weist einen Schieberkörper 10 mit zwei Enden auf, an denen ein Fluid-Einlaß 11 und ein
Fluid-Auslaß 12 vorgesehen sind. In seinem mittleren
Teil enthält der Schieberkörper 10 eine Ventilkammer 13, die mit dem Fluid-Einlaß und -Auslaß kommuniziert.
An der Seite der Ventilkammer 13, die mit dem Fluid-Einlaß 11 in Verbindung steht, ist ein Ventilsitz 14
am Schieberkörper 10 befestigt, und zwar oberhalb einer zwischengeschalteten Dichtung 18.
Innerhalb der Ventilkammer 13 ist ein Käfig 15 untergebracht, der einen wesentlichen Teil des Ventils
für hohe Drücke gemäß der Erfindung bildet. Dieser Käfig 15 ist an seiner Oberseite und Unterseite durch
Verbindungsringe 16a und 16£> fixiert bzw. gehalten. Der
Käfig 15 weist vier hohle zylindrische Käfigtinheiten oder Schiebereinsätze 15a, 15ö, 15c und 15c/ auf. Eine
jede dieser Käfigeinheiten ist mit öffnungen versehen, worauf anschließend noch näher eingegangen wird.
Ein Absperrorgan 17 ist (gemäß Fig. 1 in vertikaler Richtung) verschiebbar in dem mittleren hohlen Teil des
Käfigs 15 eingesetzt. Ein Deckel 19 ist mittels Schrauben 21 am Schieberkörper 10 befestigt, und zwar oberhalb
einer zwischengeschalteten Dichtung 20. Eine Stange 22, die mit ihrem unteren oder inneren Ende mit dem
oberen mittleren Teil des Absperrorgans 17 verbunden ist, erstreckt sich nach oben durch den Deckel 19
hindurch und über diesen hinaus, und sie ist mit ihrem oberen Ende mit einer Betätigungseinrichtung (nicht
gezeigt) verkuppelt, die manuell oder durch eine Fernsteuerung in Funktion gesetzt wird.
In der Käfigeinheit bzw. dem Schiebereinsatz 15a des
obenerwähnten Käfigs 15 sind, wie in der Abwicklung in F i g. 3 gezeigt ist, zahlreiche Bohrungen 23a mit einem
relativ großen Durchmesser vorgesehen, die sich teilweise durch die Umfangswand der Einheit erstrekken,
sowie zahlreiche öffnungen 24a mit einem relativ kleinen Durchmesser, die mit den Bohrungen 23a in
Verbindung stehen und sich durch den restlichen Teil der Wanddicke der Einheit zur gegenüberliegenden
Seite erstrecken, so daß also durchgehende Bohrungen vorhanden sind. Diese Öffnungen 24a und Bohrungen
23a haben ein solches Lage-Verhältnis zueinander, daß jede öffnung 24a mit dem unteren Teil ihrer
entsprechenden Bohrung 23a kommuniziert.
Die Zahl der Bohrungen 23a, die in horizontaler Richtung ausgefluchtet sind (in Zeilenrichtung im
Gegensatz zur Spaltenrichtung), ist für jede Zeile die gleiche (im dargestellten Ausführungsbeispiel 4), während
fünf oder vier Bohrungen in vertikaler Richtung (Spaltenrichtung) ausgefluchtet sind. Sätze von fünf
Bohrungen und vier Bohrungen in Spaltenrichtung sind abwechselnd in bezug aufeinander angeordnet. Jede
Bohrung 23a in einer Spalte befindet sich ferner in der Mitte zwischen zwei Bohrungen in den benachbarten
Spalten an jeder Seite in horizontaler Richtung gesehen, und diese Bohrungen überlappen sich etwas in
horizontaler Richtung. Die Zahl der Bohrungen pro Zeile und die Zahl der Zeilen, die in gleichen Abständen
in vertikaler Richtung angeordnet sind (im vorliegenden Ausführungsbeispiel 9 Zeilen) sind nicht auf das
vorliegende Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern können je nach den Verhältnissen entsprechend
ausgewählt werden. In der Käfigeinheit bzw. in dem Schiebereinsatz 15c sind gleichfalls Bohrungen 23c und
öffnungen 24c im gleichen Lageverhältnis wie die Bohrungen 23a und Öffnungen 24a der Käfigeinheit 15a
vorgesehen. In den Käfigeinheiten bzw. Schiebereinsätzen 15ö und 15c/sind ebenfalls Bohrungen 23b und 23c/
mit relativ großem Durchmesser sowie Öffnungen 246 und 24c/ mit relativ kleinem Durchmesser ausgebildet.
Die öffnungen 24b und 24c/sind jedoch so positioniert,
daß sie mit den oberen Teilen ihrer entsprechenden Bohrungen 23bund 23d'm Verbindung stehen.
Zur Ausbildung des Käfigs 15 werden die Käfigeinheiten 15a bis 15c/so zusammengesetzt bzw. ineinandergeschachtelt,
wie dies in F i g. 2 angedeutet ist. Die Bohrungen 23a kommunizieren dabei mit entsprechenden
öffnungen 24Z>, die Bohrungen 23i>
mit entsprechenden Öffnungen 24c und die Bohrungen 23c mit entsprechenden öffnungen 24c/. Die öffnungen 24a sind
an der inneren Umfangsfläche offen, und die Bohrungen 23c/ sind an der Außen-Umfangsfläche des Käfigs 15
offen. Die Mittelpunkte der öffnungen von gegenseitig benachbarten Käfigeinheiten liegen ferner nicht auf ein
und derselben Linie bzw. Zeile, sondern sind abwechselnd versetzt, wie in F i g. 2 angedeutet ist.
Das Verhältnis m der Durchmesser einer Bohrung 23 und ihrer öffnung 24 wird nach der folgenden
Gleichung ausgewählt bzw. bestimmt:
^d2JnD,-)
> m = 3.
Es bedeutet:
D ist der Durchmesser der Bohrung 23 (23a bis 23d);
d ist der Durchmesser der öffnung 24 (24a bis 2Ad), und
δ ist der Spalt zwischen benachbarten Käfigeinheiten oder Schiebereinsätzen 15a bis 15c/.
Wenn man auf diese Weise für m den Wert 3 oder einen höheren Wert bestimmt bzw. auswählt, erhält man
ein Verhältnis zwischen dem Strömungsdruckabfall des Fluidmediums, das durch die öffnung 24 strömt und im
Strömungsdruckabfall des Fluidmediums, das zwischen benachbarten Käfigeinheiten aus dem Umfangsrand der
Bohrungen 23 austritt, von 1 :9 oder mehr, und die Menge des Mediums, die aus dem Umfangsrand der
Bohrung 23 austritt bzw. leckt, kann vernachlässigt werden.
Die Schiebereinrichtung für hohe Drücke in der oben beschriebenen Ausführung gemäß der Erfindung arbeitet
wie folgt:
In dem Fall, daß sich das Absperrorgan 17 in seiner untersten Stellung befindet und auf dem Ventilsitz 14
aufliegt, wie durch die vollen Linien in F i g. 2 angedeutet ist, steht die äußere zylindrische Fläche des
Absperrorgans 17 in voller Berührung mit der gesamten inneren zylindrischen Fläche der Käfigeinheit 15a des
Käfigs 15, wodurch alle Öffnungen 24a verschlossen sind. Der Schieber für hohe Drücke befindet sich daher
in seinem geschlossenen Zustand, so daß das Medium am Einlaß 11 nicht aus dem Auslaß 12 herausströmen
kann.
Wenn als Folge einer Einschaltung der Betätigungsvorrichtung die Stange 22 betätigt wird, wird das
Absperrorgan 17 in einer Stellung angehoben, wie sie z. B. in F i g. 2 durch die strichpunktierten Linien
angedeutet ist. Die öffnungen 24a der untersten Linie oder Zeile der Käfigeinheit 15a werden dadurch nicht
länger durch das Absperrorgan 17 verdeckt, sondern vielmehr freigegeben. Das Medium, das durch den
Einlaß 11 in den Schieberkörper 10 eingetreten ist, kann demzufolge durch den zentralen offenen Teil des
Ventilsitzes 14 hindurch in das Innere des Käfigs 15 strömen. Dieses Medium, welches auf diese Weise in den
Innenraum des Käfigs 15 gelangt ist, tritt dann nacheinander durch die öffnungen 24a, Bohrungen 23a,
öffnungen 24b, Bohrungen 23b, öffnungen 24c,
Bohrungen 23c, Öffnungen 24c/ und Bohrungen 23c/, wobei es wiederholt verdichtet wird und sich ausdehnt.
Während dieses Durchtritts wird der Druck des Mediums stark reduziert, und es strömt schließlich aus
dem Käfig 15 heraus und verläßt den Schieberkörper 10 durch den Auslaß 12.
Während dieses Strömungsverlaufs des Mediums wird der Druck des Mediums, das in das Innere des
Käfigs 15 geströmt ist, um ein geringes Ausmaß durch einen Drosselabschnitt reduziert, der zwischen dem
Ventilsitz 14 und dem Absperrorgan 17 ausgebildet ist. Das Medium tritt dann durch die öffnuügen 24a, und
sein Druck wird zunächst in diesen öffnungen 24a verringert, da diese relativ kleine Durchmesser aufweisen
und als Drosselabschnitt wirken.
Die Flüssigkeit bzw. das Medium, welches auf diese Weise durch die Öffnungen 24a hindurchgetreten ist und
die Bohrungen 23a erreicht, kollidiert mit der inneren Wandfläche der Käfigeinheit 15i, da die öffnung 24b
nicht auf der gleichen Linie bzw. Zeile wie die öffnung 24a liegt, wodurch Energie aufgezehrt und der Druck
reduziert wird.
Das Medium in den Bohrungen 23a strömt dann weiter durch die Öffnungen 24b, und sein Druck wird
dadurch weiter verringert, und gleichzeitig prallt es auf die Innenwandfläche der Käfigeinheit 15c an der tr>
Bohrung 23b. Die Druckminderung erfolgt dann nacheinander in der gleichen Art und Weise weiter, und
das Medium, dessen Druck auf diese Weise verringert worden ist, verläßt schließlich den Käfig 15 durch die
Bohrung 23d.
Während also das Medium nacheinander durch die Käfigeinheiten 15a bis 15c/ hindurchtritt, wird sein
Druck aufeinanderfolgend in vielen Stufen (im vorliegenden Fall vier Stufen) verringert, und man erreicht
einen hohen Druckunterschied oder Druckabfall zwischen dem Mediumsdruck im Inneren des Käfigs 15 und
dem Mediumsdruck an seiner Außenseite. Da dieser Druckabfall aufeinanderfolgend in Stufen erreicht wird,
entsprechend den aufeinanderfolgenden Käfigeinheiten 15a bis 15c/ist kein Druckminderungsbereich mit örtlich
großem Druckabfall vorhanden, und die Gefahr einer Kavitation ist so gut wie nicht vorhanden, so daß auch
keine Auswaschung, Ausspülung oder dergleichen auftritt.
Wenn dann das Absperrorgan 17 weiter angehoben wird, nimmt die Zahl der öffnungen 24a an der inneren
Wandfläche des Käfigs 15 zu, welche öffnungen dadurch freigegeben und nicht länger durch das
Absperrorgan verdeckt werden, und die Strömungsmenge des durch den Schieber strömenden Mediums
wird größer.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Fig.4 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele des
Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung erläutert, die die erwünschten Strömungsmengen-Charakteristika
liefern.
Ein Längsschnitt des Käfigteils eines zweiten Ausführungsbeispiels des Schiebers für hohe Drücke
gemäß der Erfindung und eine abgewickelte Darstellung von einer seiner Käfigeinheiten sind in den F i g. 4
und 5 gezeigt. Die anderen Teile dieses Ausführungsbeispiels sind die gleichen wie die entsprechenden Teile im
oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel, und auf eine erneute Beschreibung und Darstellung derselben
wird daher verzichtet.
In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist ein Käfig 30 vorgesehen, der vier hohle zylindrische Käfigeinheiten
oder Schiebeeinsätze 30a, 30b, 30c und 30c/ aufweist,
die entsprechende unterschiedliche Durchmesser besitzen und in konzentrischer Anordnung sowie flüssigkeitsdicht
ineinandergeschachtelt bzw. zusammengesetzt sind. Die Käfigeinheit 30a enthält zahlreiche
Bohrungen 31a mit relativ großem Durchmesser sowie zahlreiche öffnungen 32a mit relativ kleinem Durchmesser,
die entsprechend mit diesen Bohrungen kommunizieren. Jede Kombination aus einer Bohrung
31a und einer öffnung 32a bildet ein durchgehendes Loch in der zylindrischen Wandung der Käfigeinheit
30a. Jede Öffnung 32a steht in Verbindung mit einem unteren Teil ihrer entsprechenden Bohrung 31a. Das
Lageverhältnis der zahlreichen Bohrungen 31a ist ähnlich demjenigen der Bohrungen 23a beim vorstehenden
ersten Ausführungsbeispiel. Die Bohrungen 31 a sind demzufolge so angeordnet, daß vier Bohrungen in jeder
Zeile oder Linie in horizontaler Richtung ausgefluchtet sind, und es sind 7 Linien oder Zeilen in Abstand
voneinander in vertikaler Richtung vorgesehen.
Im vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel haben zwar die Öffnungen 32a in jeder einzelnen Linie oder
Zeile den gleichen Durchmesser, der Öffnungsdurchmesser nimmt jedoch fortschreitend von der Linie (der
ersten Linie) der untersten Stufe aus über die Linie (die zweite Linie) der zweiten Stufe vom Boden aus nach
oben über die dritte Linie, die vierte Linie usw. bis zur siebten Linie zu.
Die Käfigeinheit 30c ist von der gleichen Ausführung
wie die Käfigeinheit 30a. Die Öffnungen 326 und 32c/ in
den Käfigeinheiten 306 und 30c/stehen mit den oberen
Teilen ihrer entsprechenden Bohrungen 316 und 31c/ in
Verbindung. Der Durchmesser der öffnungen 326 und 32t/ nimmt von der untersten Linie nach oben bis zur
höchsten Linie in gleicher Weise zu wie bei der Käfigeinheit 30a.
Wenn nun das Absperrorgan 17 aus seiner in vollen Linien angedeuteten Position in die in strichpunktierten
Linien gezeigte Stellung angehoben wird, tritt das Medium, das gegen die Innenseite des Käfigs 30 strömt,
in das Innere des Käfigs 30, und zwar über die Öffnung 32a, und von hier aus tritt es weiter nacheinander durch
die Bohrung 31a, die Öffnung 326, die Bohrung 316, die Öffnung 32c; die Bohrung 31c, die Öffnung 32c/ und die
Bohrung 31c/. Dadurch wird der Druck des Mediums nacheinander verringert, ähnlich wie bei dem vorstehenden
ersten Ausführungsbeispiel.
Wenn dann das Absperrorgan 17 fortschreitend aus der Stellung, die durch die strichpunktierte Linie mit
einem Punkt angedeutet ist, in die Stellung angehoben wird, die durch die strichpunktierte Linie mit zwei
Punkten veranschaulicht ist, ist das Verhältnis zwischen der Strömungsmenge und der Hubstrecke (oder des
Ausmaßes der öffnung) des Absperrorgans 17 linear für den Fall des vorstehenden ersten Ausführungsbeispiels,
wie dies durch die Linie I in F i g. 6 auch angedeutet ist. Im Falle des vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiels
ist jedoch, da der Durchmesser der Öffnungen 32a und der untersten Linie zu höheren Linien fortschreitend
größer wird, dieses Verhältnis zwischen der Strömungsmenge und der Hubstrecke des Absperrorgans 17 durch
eine Kurve gekennzeichnet, wie sie durch die Kurve II in Fig.6 angedeutet ist. Dies bedeutet, daß in dem
Bereich, in dem der Hub des Absperrorgans 17 klein ist, die Veränderung der Strömungsmenge in bezug auf den
Hub verhältnismäßig klein ist, daß jedoch in einem Bereich mit großem Verstellhub die Veränderung der
Strömungsmenge in bezug auf den Hub entsprechend groß ist.
Da folglich die Veränderung der Strömungsmenge in bezug auf den Hub des Absperrorgans 17 in einem
Bereich mit geringer Strömungsmenge klein ist, ist die Genauigkeit der Strömungsmengen-Steuerung gut.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist in jeder Linie oder Zeile die gleiche Zahl von öffnungen
vorhanden, und der Durchmesser der öffnungen variiert mit unterschiedlichen Linien oder Zeilen. Bei
einer Alternativausführung kann jedoch auch der Durchmesser der öffnungen konstantgehalten werden,
und die Zahl der öffnungen kann bei unterschiedlichen
Linien oder Zeilen verändert werden, wie im dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.7 angedeutet ist. In
diesem in F i g. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Käfigeinheit 40a mit öffnungen 42a versehen, die mit
entsprechenden Bohrungen 41a in einer Anordnung in Verbindung stehen, bei der eine Kombination aus einer
öffnung und einer Bohrung in der untersten Stufe (erste Linie oder Zeile) vorgesehen ist, liwei Kombinationen in
der zweiten Zeile, drei Kombinationen in der dritten Zeile usw. bis zu sieben Kombinationen in der siebten
Zeile.
Durch diese Anordnung von Kombinationen aus öffnungen 42a und entsprechenden Bohrungen 41a, die
von Linie zu Linie nach oben zunehmen, wird ebenfalls eine Strömungsmenge-Hub-Charakteristik ähnlich wie
bei dem vorstehenden zweitein Ausführungsbeispiel erreicht, wie sie auch durch die Kurve Il in Fig.6
angedeutet ist.
Wenn bei dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Durchmesser der öffnung 32a
maximal in der untersten Stufe oder ersten Linie bemessen und nach oben von Linie zu Linie
fortschreitend verringert wird oder wenn bei dem oben beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel die Zahl der
öffnungen 42a auf einen maximalen Wert in der untersten Stufe bzw. ersten Linie gebracht und nach
oben von Linie zu Linie fortschreitend reduziert wird, erreicht man die Strömungsmenge-Hub-Charakteristik
wie sie durch die Kurve III in Fig.6 angedeutet ist. In
diesem Fall ist in einem Bereich geringer Strömungsmengen die Schwankung der Strömungsmenge in bezug
auf den Hub des Absperrorgans groß.
Die Strömungsmenge in der Anfangsperiode der Schieberöffnung ist daher groß, und aus diesem Grund
ist der Schieber für hohe Drücke für Anwendungsfälle geeignet, bei denen ein hoher Druckabfall erreicht
werden soll, und zugleich ict er als Ein-Aus-Steuerschieber geeignet.
Weitere Ausführungsbeispiele des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung, in denen noch größere
Druckabfälle erreicht werden können, werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Fig.8 und 9
beschrieben. Für diese Ausführungsbeispiele gilt auch, daß, wenn ein Druckabfall als vorgegebener Druckabfall
bestimmt ist, eine kleine Zahl von Käfigeinheiten bzw. Schiebereinsätzen ausreicht
In einem vierten Ausführungsbeispiel des Schiebers für hohe Drücke gemäß der Erfindung, wie es in F i g. 8
dargestellt ist, ist ein Käfig 50 vorgesehen, der Käfigeinheiten oder Schiebereinsätze 50a, 506,50c; 50c/
enthält. In diesen Käfigeinheiten 50a bis 50c/ sind Bohrungen 51a bis 51c/ und öffnungen 52a bis 52c/
ausgearbeitet, die in einer Anordnung miteinander kommunizieren, die ähnlich derjenigen in dem vorstehend
beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist.
Das vorliegende vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Durchmesser d\, J2, d3 und dt der öffnungen 52a, 526, 52c und 52c/ der
Käfigeinheiten 50a bis 50c/ so ausgewählt sind, daß sie das folgende Verhältnis zeigen:
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel haben die Druckunterschiede oder Druckabfälle Δ Ρ\, Δ Pz, Δ Pz
und Δ P4, die man durch die Käfigeinheiten 15a bis 15c/
erreicht, das folgende Verhältnis:
Δ Px = Δ P2 = Δ P3 = Δ Pa = Δ P.
Der durch den Käfig 15 erzielte Gesamt-Druckabfall Δ Prstellt sich dann wie folgt dar:
Δ Pt= πΔ P.
In dieser Gleichung bedeutet π die Zahl der Käfigeinheiten, die in diesem Fall 4 beträgt
Um nun das Auftreten einer Kavitation zu vermeiden, nämlich durch Schaffung eines Druckabfalls in jeder
Käfigeinheit, muß der Druckabfall innerhalb einer Kavitationsgrenze gehalten werden, oberhalb der der
Druckabfall nicht festgelegt werden kann. Der Druckabfall Δ Pc dieser Kavitationsgrenze kann durch die
folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Δ Pc= kP>
In dieser bedeutet: k eine Konstante für die
Kavitationsgrenze und P/der Druck des Mediums, das in eine einzelne Käfigeinheit strömt. Da folglich it konstant
bleibt, nimmt auch der Wert von Δ Pc mit kleiner
werdendem Wert von P,ab.
Für den Fall, daß die Öffnungen 24a bis 24c/ der Käfigeinheiten 15a bis 15c/ den gleichen Durchmesser
und die gleiche Länge wie beim vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel haben, muß demzufolge der
obenerwähnte Druckabfall Δ P pro Käfigeinheit auf einen kleinen Wert festgelegt werden, um das Auftreten
einer Kavitation selbst an der äußersten Käfigeinheit 15c/ zu verhindern. In diesem Fall werden nur relativ
kleine Druckabfälle in bezug auf die anderen Käfigeinheiten vorgenommen, ungeachtet der ausreichend
hohen Kavitationsgrenze. Aus diesem Grund muß, um den Gesamtdruckabfall Δ Pt ansteigen :iu lassen, die
obenerwähnte Zahl π großgehalten werden, d. h., die Zahl der Käfigeinheiten muß vergrößert werden.
Beim vorliegenden vierten Ausführungsbeispiel werden dagegen die Durchmesser der Öffnungen 52a bis
52c/ der Käfigeinheiten 50a bis 50c/ nacheinander unterschiedlich gehalten, wie oben beschrieben wurde,
und jeder Druckabfall pro Käfigeinheit erfolgt in der Nähe der Kavitationsgrenze.
Der Gesamtdruckabfall Δ Pt, den man folglich mit
dem Käfig 50 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erreicht, läßt sich durch folgende Gleichung ermitteln:
Δ PT= Ic(P1 + P2+ P3 + Ρλ).
In dieser bedeuten Pi, P2, Pj und P<
die Drücke des Mediums, das in die Käfigeinheiten 50a, 50b, 50c und 5Od
einströmt.
Da auf diese Weise die Durchmesser der Öffnungen für jede Käfigeinheit unterschiedlich sind und der
Druckabfall für jede Käfigeinheit dicht an der Kavitationsgrenze liegt, kann ein großer Wert für den
Gesamtdruckabfall Δ Pt erreicht werden. Wenn umgekehrt der Gesamtdruckabfall Δ Pt als konstant angenommen
wird, reicht eine kleinere Zahl von Käfigeinheiten als beim ersten Ausführungsbeispiel aus.
Wenngleich zwar bei dem oben beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel die Durchmesser der
öffnungen für jede Käfigeinheit verschieden sind, ist es
ίο nach der gleichen Konzeption auch möglich, die Längen
der öffnungen für jede Käfigeinheit unterschiedlich zu halten, wie bei einem fünften Ausführungsbeispiel des
Ventils für hohe Drücke gemäß der Erfindung, das nachstehend in Verbindung mit F i g. 9 beschrieben wird.
Bei diesem fünften Ausführungsbeispiel ist ein Käfig 60 vorgesehen, der Käfigeinheiten 60a bis 60c/enthält, in
denen Bohrungen 61a bis 61c/ und entsprechend kommunizierende öffnungen 62a bis 62c/in der gleichen
Positionsanordnung ausgebildet sind, wie bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Bei dieser
Ausführungsform sind jedoch die Längen 1\, I2, h und U
der Öffnungen 62a bis 62c/ der Käfigeinheiten 60a bis 60c/ so festgelegt, daß sie das folgende Verhältnis
zeigen:
h>I2>h>k..
Diese Öffnungslängen sind ferner so gewählt, daß der Druckabfall, den man pro Käfigeinheit erreicht, dicht an
der Kavitationsgrenze liegt, ähnlich wie bei dem vorstehenden vierten Ausführungsbeispiel. Da die
übrigen Konstruktionsmerkmale sowie die Funktion dieses fünften Ausführungsbeispiels gleich den entsprechenden
Merkmalen bzw. der Funktion des vorstehenden vierten Ausführungsbeispiels sind, wird auf ihre
Beschreibung verzichtet.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schieber für hohe Drücke mit einem Schieberkörper, der einen Fluid-Einlaß, einen Fluid-Auslaß
und eine Ventilkammer aufweist, die zwischen dem Einlaß und Auslaß vorgesehen ist und mit diesem
kommuniziert, einem in der Ventilkammer untergebrachten Käfig, der eine im wesentlichen hohlzylindrische
Form hat, einem Absperrorgan, das in dem ι ο Innenraum des Käfigs eingesetzt und in diesem
verschiebbar gelagert ist, wobei der Käfig mehrere hohlzylindrische Käfigeinheiten aufweist, die entsprechend
unterschiedliche Durchmesser besitzen und in einer konzentrischen Anordnung ineinandergeschachtelt
sind, und wobei ferner in jeder Käfigeinheit zahlreiche Durchlässe ausgebildet sind,
die mit entsprechenden Durcnlässen in einer benachbarten Käfigeinheit in Verbindung stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylindrischen Käfigeinheiten (15a bis 154 30a bis 304,
50a bis 504 60a bis 6Od) flüssigkeitsdicht ineinandergeschachtelt
sind und die zahlreichen Durchlässe in jeder Käfigeinheit sich zusammensetzen aus jeweils
einer Bohrung (24a bis 244 32a bis 324 52a bis 524, 62a bis 624J, die an einer zylindrischen Fläche der
Käfigeinheit mündet, sowie einer größeren Aufbohrung (23a bis 234, 31a bis 314, 51a bis 514, 61a bis
61 d), die mit der Bohrung in Verbindung steht und an der anderen zylindrischen Fläche der Käfigeinheit
mündet, daß die Bohrungen der Käfigeinheiten in einer solchen gegenseitigen Lage angeordnet sind,
daß jede Aufbohrung mit der entsprechenden Bohrung der benachbarten Käfigeinheit verbunden
ist, und daß die Mittellinie irgendeiner Bohrung irgendeiner Käfigeinheit nicht mit der Mittellinie
einer entsprechenden Bohrung einer Käfigeinheit zusammenfällt, die sich neben dieser einen Käfigeinheit
befindet, wodurch ein Medium, das durch eine Bohrung und eine entsprechende Aufbohrung dieser
einen Käfigeinheit hindurchgetreten ist, zunächst auf die innere konkave zylindrische Fläche einer
benachbarten Käfigeinheit trifft und anschließend aus dieser Aufbohrung in die entsprechende
Bohrung der benachbarten Käfigeinheit strömt.
2. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zahlreichen Bohrungen (32a bis
32d) einer jeden Käfigeinheit (30a bis 3Od) mit unterschiedlichen Durchmessern in Richtung des
verschiebbar gelagerten Absperrorgans (17) ausgebildet sind.
3. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zahlreichen Durchlässe (41a, 42a^
einer jeden Käfigeinheit (40a,) derart verteilt angeordnet sind, daß ihre Zahl in einer Reihe
senkrecht zur Verstellrichtung des Absperrorgans (17) in dieser Richtung verschieden ist und einer
gewünschten Durchflußcharakteristik angepaßt ist.
4. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser entsprechender M)
Bohrungen (52a bis 524^ der einzelnen Käfigeinheiten
(50a bis 504^in Durchflußrichtung zunehmen.
5. Schieber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge entsprechender Bohrungen
(62a bis 624,) der einzelnen Käfigeinheiten (60a bis b5
eO^in Durchflußrichtung abnimmt.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schieber für hohe Drücke mit einem Schieberkörper, der einen
Fluid-Einlaß, einen Fluid-Auslaß und eine Ventilkammer aufweist, die zwischen dem Einlaß und dem Auslaß
vorgesehen ist und mit diesem kommuniziert, einem in der Ventilkammer untergebrachten Käfig, der eine im
wesentlichen hohlzylindrische Form hat, einem Absperrorgan, das in dem Innenraum des Käfigs eingesetzt
und in diesem verschiebbar gelagert ist, wobei der Käfig mehrere hohlzylindrische Käfigeinheiten aufweist, die
entsprechend unterschiedliche Durchmesser besitzen und in einer konzentrischen Anordnung ineinandergeschachtelt
sind, und wobei ferner in jeder Käfigeinheit zahlreiche Durchlässe ausgebildet sind, die mit entsprechenden
Durchlässen in einer benachbarten Käfigeinheit in Verbindung stehen.
Ein derartiger Schieber ist durch die DE-OS 22 24 269 bekanntgeworden. Dieser Schieber weist zwei mit
seitlichem Spiel ineinandergeschachtelte hohlzylindrische Käfigeinheiten auf, in denen Durchlässe mit
unterschiedlicher rechteckförmiger Gestalt ausgebildet sind, deren Herstellung jedoch relativ aufwendig und
entsprechend teuer ist
Durch die US-PS 37 22 854 ist ferner ein Schieber bekanntgeworden, bei dem in der Ventilkammer eine
Käfigeinheit in Form eines spiralförmig gewickelten Bandes untergebracht ist, welches zahlreiche, teilweise
unterschiedlich geformte Durchlässe aufweist. Die Durchlässe in den flüssigkeitsdicht aneinanderliegenden
Käfigwindungen bilden abgestufte Expansionsräume für das entsprechende Fluid. Eine solche Käfigeinheit
kommt jedoch in der Herstellung ebenfalls relativ teuer und erfordert beim Einbau große Sorgfalt, damit die
Durchlässe in den einzelnen Käfigwindungen auch so zu liegen kommen, daß die abgestuften Expansionsräume
entstehen und während des Betriebs des Schiebers auch erhalten bleiben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schieber für hohe Drücke zu schaffen, dessen
Käfigeinheiten einfacher herstellbar sind.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Schieber der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst,
daß die hohlzylindrischen Käfigeinheiten flüssigkeitsdicht ineinandergeschachtelt sind und die zahlreichen
Durchlässe in jeder Käfigeinheit sich zusammensetzen aus jeweils einer Bohrung, die an einer zylindrischen
Fläche der Käfigeinheit mündet, sowie einer größeren Aufbohrung, die mit der Bohrung in Verbindung steht
und an der anderen zylindrischen Fläche der Käfigeinheit mündet, daß die Bohrungen der Käfigeinheiten in
einer solchen gegenseitigen Lage angeordnet sind, daß jede Aufbohrung mit der entsprechenden Bohrung der
benachbarten Käfigeinheit verbunden ist, und daß die Mittellinie irgendeiner Bohrung irgendeiner Käfigeinheit
nicht mit der Mittellinie einer entsprechenden Bohrung einer Käfigeinheit zusammenfällt, die sich
neben dieser einen Käfigeinheit befindet, wodurch ein Medium, das durch eine Bohrung und eine entsprechende
Aufbohrung dieser einen Käfigeinheit hindurchgetreten ist, zunächst auf die innere konkave zylindrische
Fläche einer benachbarten Käfigeinheit trifft und anschließend aus dieser Aufbohrung in die entsprechende
Bohrung der benachbarten Käfigeinheit strömt. Die Durchlässe in den einzelnen Käfigeinheiten bestehen
folglich vorteilhaft jeweils aus einer einfachen Bohrung und einer dieser zugeordneten Aufbohrung, und
zahlreiche erfindungsgemäß ausgebildete Käfigeinheiten können auch einfach flüssigkeitsdicht so ineinander-
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