DE3219296C2 - - Google Patents
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/32—Details
- F16K1/54—Arrangements for modifying the way in which the rate of flow varies during the actuation of the valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K47/00—Means in valves for absorbing fluid energy
- F16K47/08—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level and having a throttling member separate from the closure member, e.g. screens, slots, labyrinths
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lift Valve (AREA)
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Drosseln eines
Medienstromes mittels einer in einem vom Medienstrom durchflossenen
Gehäuse schwenk- oder drehbar gelagerten Klappe.
Derartige Vorrichtungen werden in lufttechnischen Anlagen zu
Regelungszwecken eingesetzt. Die dabei benutzten Drosselklappen
erlauben jedoch kein optimales Regelverhalten, weil ihre
Charakteristik zu sehr von einer linearen Charakteristik
abweicht, die für das Regelverhalten als ideal anzusehen ist.
Statt dessen besitzen die bekannten eingliedrigen
Drosselklappen einen Widerstandsbeiwert ζ, der nach einer
sehr ausgeprägten Exponentialfunktion verläuft.
Aus der GB-PS 12 86 254 zum Drosseln eines Medienstromes,
insbesondere von hoher Temperatur, eine Vorrichtung bekannt,
die gegenüber Vorrichtungen mit eingliedrigen Drosselklappen
ein an eine lineare Charakteristik besser angepaßtes
Regelverhalten ermöglicht. Zur Drosselung des Medienstromes
dienen vier Klappen in Form von Kreissegmenten, an die je ein
Tragarm angelenkt ist, der seinerseits um eine Achse schwenkbar
ist, die senkrecht zur Strömungsrichtung verläuft und etwa
tangential zum jeweiligen Kreissegment angeordnet ist. In der
Klappenschließstellung bilden die Kreissegmente eine Pyramide,
deren Spitze gegen die Strömungsrichtung weist. Dabei liegen
die Kreissegmente gegen einen Stützring an, der entsprechend
der Segmentteilung seinerseits durch kreuzförmig angeordnete
radiale Stege unterteilt ist. Gegenüber Vorrichtungen mit einer
eingliedrigen Drosselklappe ist die bekannte Vorrichtung sehr
aufwendig, zumal für jedes Kreissegment eine eigene Lagerung
nebst Verstellmechanismus erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zum Drosseln eines Medienstromes vorzuschlagen,
deren Widerstandsbeiwert ζ sich durch eine möglichst
lineare Charakteristik auszeichnet.
Ausgehend von der eingangs beschriebenen Vorrichtung,
wird zur Lösung der gestellten Aufgabe vorgeschlagen,
daß ortsfest in dem Gehäuse mindestens eine teilkreisförmig
gebogene Schale vorgesehen ist, deren Krümmungsradius
entlang einer von einer Kante der Klappe beschriebenen
Bahn verläuft, wobei die Schale in Richtung
ihrer Breite eine parabelförmige Ausbuchtung aufweist,
die den freien Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von
dem jeweiligen Drosselwinkel ϕ der Klappe verändert.
Die durch die Klappe bewirkte Querschnittsverminderung
bei Vergrößerung des Drosselwinkels ϕ wird durch die
erfindungsgemäße winkelabhängige Querschnittsreduzierung
aufgrund mindestens einer gebogenen Schale überlagert.
Die aus dieser Überlagerung resultierende Querschnittsänderung
über den Drosselwinkel ϕ erzeugt eine nahezu
lineare Widerstandscharakteristik.
Dieser Widerstandsbeiwert ζ berechnet sich nach der
mathematischen Gleichung
z = k° + k₁ · ϕ,
wobei:
ζ= dimensionsloser Widerstandsbeiwert,k₀= konst. = Widerstandsbeiwert bei voll geöffneter Klappe,
k₁= konst. [1/Grad] = Steigerung der Charakteristik,
ϕ= Klappwinkel [Grad].
Um die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung mit der
linearen Charakteristik des Widerstandsbeiwertes in
lufttechnischen Anlagen sinnvoll einsetzen zu können,
ist darauf zu achten, daß der Widerstandsbeiwert bei
voll geöffneter Klappe nicht zu hoch ist, damit nicht
zuviel Energie vernichtet wird. Weiterhin soll die
Steigung der Geraden in einer bestimmten Größenordnung
liegen. Die Untergrenze wird durch die praktischen
Erfordernisse für eine solche Drosselvorrichtung festgelegt
und beträgt k₁<0. Andererseits nimmt mit
wachsender Steigung auch die Empfindlichkeit des Regelinstruments
zu. Diese Empfindlichkeit muß aus fertigungstechnischen
Gründen klein gehalten werden. Daraus ergibt
sich die Forderung, daß k₁<5 sein soll. Es ist besonders
sinnvoll, einen Widerstandsbeiwert ζ bei voll geöffneter
Klappe <5 und eine Steigung der Geraden von 0,5k₁1,5
anzustreben. Diese angestrebten Ziele lassen sich mit der
anmeldungsgemäßen Vorrichtung erreichen.
Da die Definition der so linearisierten Widerstandscharakteristik
die ursprüngliche exponentielle Widerstandscharakteristik
bei einem Klappenwinkel von ϕ G
schneidet, werden die gebogenen Schalen so angeordnet,
daß sie bei einem Winkel ϕ<ϕ G nicht mehr wirksam sind
und daher die lineare Widerstandscharakteristik bei ϕ=ϕ G
in den exponentiellen Funktionslauf übergeht. Dies
bedeutet natürlich eine Einschränkung des Regelbereiches
auf Winkel 0°ϕ ϕ G . Sinnvoll ist ein Grenzwinkel ϕ G
von 55%d G 75% des Klappenschließwinkels ϕ₀.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind einer Klappenkante
zwei gleich ausgebildete, spiegelbildlich zueinander
angeordnete Schalen zugeordnet.
Schließlich sieht eine Ausgestaltung der Erfindung noch vor,
daß den beiden Kanten einer um eine Mittelachse drehbar
gelagerten Klappe je zwei viertelkreisförmig gebogene
Schalen zugeordnet sind.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer um eine Mittelachse drehbar
gelagerten Klappe dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 die Klappe mit zwei Schalen
in Ansicht;
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II
der Fig. 1;
Fig. 3 in gegenüber den Fig. 1 und 2
vergrößertem Maßstab eine Schale
und
Fig. 4 je eine Kurve für den Widerstandsbeiwert
ζ in Abhängigkeit vom
Klappwinkel ϕ einer konventionellen
und einer erfindungsgemäßen Drosselvorrichtung.
In einem Gehäuse 1 ist auf einer Mittelachse 2 eine
Klappe 3 drehbar gelagert.
Entlang einer von Kanten 4 der Klappe 3 beschriebenen
Bahn sind im Gehäuse 1 Schalen 5 angeordnet, deren
Krümmungsradius dem Bahnverlauf der Kanten 4 angepaßt
ist.
Die Schalen 5 besitzen eine parabelförmige Ausbuchtung 6,
die so verläuft, daß eine durch die Klappe 3 bewirkte
Querschnittsverminderung bei Vergrößerung des Klappenwinkels
ϕ durch die winkelabhängige Querschnittsreduzierung
aufgrund der Schalen 5 überlagert wird.
Wie Fig. 4 zeigt, ergibt sich aufgrund dieser Überlagerung
ein Widerstandsbeiwert ζ mit einer linearen Charakteristik
(gestrichelte Linie) gegenüber einer konventionellen
Drosselvorrichtung, die einen ausgeprägten exponentiellen
Verlauft aufweist (ausgezogene Kurve).
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Drosseln eines Medienstromes mittels
einer in einem vom Medienstrom durchflossenen Gehäuse (1)
schwenk- oder drehbar gelagerten Klappe (3), dadurch gekennzeichnet,
daß ortsfest in dem Gehäuse (1) mindestens
eine teilkreisförmig gebogene Schale (5) vorgesehen ist,
deren Krümmungsradius entlang einer von einer Kante (4)
der Klappe (3) beschriebenen Bahn verläuft, wobei die
Schale (5) in Richtung ihrer Breite eine parabelförmige
Ausbuchtung (6) aufweist, die den freien Strömungsquerschnitt
in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Drosselwinkel ϕ der Klappe (3) verändert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß einer Klappenkante (4) zwei gleich ausgebildete,
spiegelbildlich zueinander angeordnete Schalen (5)
zugeordnet sind.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß den beiden Kanten (4) einer um eine
Mittelachse (2) drehbar gelagerten Klappe (3) je zwei
viertelkreisförmig gebogene Schalen (5) zugeordnet sind.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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NL8301005A NL8301005A (nl) | 1982-05-22 | 1983-03-21 | Inrichting voor het smoren van een mediumstroom. |
AT128983A AT387270B (de) | 1982-05-22 | 1983-04-12 | Vorrichtung zum drosseln eines medienstromes |
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IT21195/83A IT1163390B (it) | 1982-05-22 | 1983-05-20 | Dispositivo per strozzare la corrente di un fluido |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
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Family
ID=6164263
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (5)
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DE (1) | DE3219296A1 (de) |
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Families Citing this family (3)
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Family Cites Families (2)
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1982
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1983
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GB2120755A (en) | 1983-12-07 |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
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