DE3524728A1 - Ventilanordnung - Google Patents
VentilanordnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zur
Steuerung eines Flüssigkeitsdurchflusses gemäß dem
Oberbegriff der Ansprüche 1, 4 und 13.
Bei den bisher bekannten Ventilen, beispielsweise
Solenoidsteuerungsventilen, die von einer Auslöseein
richtung betätigt sind, kann eine Kavitation genannte
Erscheinung auftreten, wenn das Ventil dazu verwendet
wird, um den Durchfluß von nicht entgasten Flüssigkei
ten zu steuern. Kavitation entsteht, wenn eine Flüs
sigkeit durchgeströmt ist und örtliche Hohlräume oder
Blasen bildet, die nachfolgend zusammenfallen. Eine
Selbstverdampfung tritt auf, wenn der Flüssigkeitsdruck
unter den Dampfdruck sinkt, und das Zusammenfallen der
Blasen ergibt sich, wenn der Flüssigkeitsdruck wieder
auf einen Wert oberhalb des Dampfdrucks ansteigt. Die
ser Vorgang der Kavitation ruft Verschleiß und eine
beträchtliche Lärmentwicklung hervor, wobei außerdem
der Flüssigkeitsdurchfluß gebremst wird und die Effek
tivität eines Fluidmechanismus sinkt. Es hat sich
herausgestellt, daß in Ventilanordnungen dieser schnel
le Druckabfall durch das offene Ventil eine solche
Größe haben kann, daß der Flüssigkeitsdruck unterhalb
des Dampfdrucks absinkt, was zu der Kavitation führt.
Die Kavitation ist von besonderer Bedeutung bei von
einer Auslöseeinrichtung betätigten Steuerungsventilen,
die bei Temperaturen von 540°C (1000°F) und einem Druck
von 70 MPa (10000 psi) oder mehr arbeiten, und bei denen
das Ventil häufig geöffnet und geschlossen wird. Die
Schwierigkeit bei der Vermeidung von Kavitation bei von
einer Auslöseeinrichtung betätigten Steuerungsventilen
liegt darin, daß durch die Konstruktion dieser Ventile
die Bewegungen auf relativ kleine Strecken im Vergleich
zu Auf-Zu-Ventilen konventioneller Bauart begrenzt
sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Ventilanordnung zur Steuerung eines Flüssigkeitsdurch
flusses anzugeben, bei der das Auftreten einer Kavita
tion weitestgehend vermieden ist. Die Ventilanordnung
soll einem geringeren Verschleiß ausgesetzt sein und
geräuscharmer arbeiten als bisher bekannte Ventilanord
nungen. Außerdem soll ein relativ freier Flüssigkeits
durchfluß durch die Ventilanordnung sichergestellt sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im
Kennzeichen der Patentansprüche 1, 4 und 13 angegebenen
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Er
findung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung zur Steuerung
eines Flüssigkeitsdurchflusses weist einen Hauptab
schnitt mit einem Flüssigkeitseinlaß, der mit einer
Flüssigkeitsquelle in Verbindung steht, und einem
Flüssigkeitsauslaß zum Abführen der Flüssigkeit von der
Ventilanordnung auf, wobei wenigstens ein Ventilsitz
zwischen dem Einlaß und dem Auslaß angeordnet ist. Ein
bewegbares Ventilbauteil ist hin- und herbewegbar zwi
schen einer Stellung, in der es an dem Ventilsitz an
liegt, um den Flüssigkeitsdurchfluß von dem Einlaß zu
dem Auslaß zu verhindern, und einer vollständig geöff
neten Position, von dem Ventilsitz beabstandet, um
einen Flüssigkeitsdurchfluß zu ermöglichen, in dem
Hauptabschnitt angeordnet. Zwischen dem Einlaß und dem
Ventilsitz ist eine Durchlaßeinrichtung angeordnet,
die mit dem bewegbaren Ventilbauteil zusammenwirkt und
eine variable Beschränkung für den Flüssigkeitsdurch
fluß bildet, die direkt proportional zu dem variablen
Durchflußquerschnitt zwischen dem bewegbaren Ventilbau
teil und dem Ventilsitz ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist
die Durchlaßeinrichtung eine stationäre Hülse auf,
in der das bewegbare Ventilbauteil hin- und herbeweg
bar in Richtung des Ventilsitzes und von diesem weg
angeordnet ist, wobei die Hülse mehrere erste Öff
nungen mit Umfangsabstand aufweist, deren Durchfluß
querschnitt in seiner Größe entsprechend den Entfer
nungen des bewegbaren Ventilbauteils von dem Ventilsitz
variiert. Die Durchlaßeinrichtung hat ferner eine Boh
rung in dem Hauptabschnitt stromabwärts des Ventilsitzes
und von diesem beabstandet sowie einen Ansatz bzw. eine
Verlängerung des bewegbaren Ventilbauteils, die über
den Ventilsitz hinaus in die Bohrung vorsteht und rela
tiv zu dieser verschiebbar ist. Die Verlängerung des
bewegbaren Ventilbauteils ist so gestaltet, daß wenig
stens eine zweite Öffnung zwischen dem Ende der Bohrung
und der Verlängerung gebildet ist, wobei die Größe der
zweiten Öffnung direkt proportional zu dem Abstand des
bewegbaren Ventilbauteils von dem Ventilsitz variiert.
Die erste und die zweite Öffnung rufen gemeinsam mit
dem Zusammenwirken des bewegbaren Ventilbauteils und
dem Ventilsitz eine Folge von Druckabfällen relativ ge
ringer Größe hervor, um an jedem Punkt zu verhindern,
daß der Flüssigkeitsdruck unter den Dampfdruck der
Flüssigkeit am Einlaß des Ventilhauptteils fällt, wo
durch die Möglichkeit des Auftretens der Kavitation
genannten Erscheinung im wesentlichen ausgeschlossen
ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist das bewegbare Ventilbauteil ein Teller, der ver
schieblich in einer feststehenden Hülse angeordnet ist
und einen ersten und einen zweiten Abschnitt verringer
ten Durchmessers aufweist, wobei der erste Abschnitt
verringerten Durchmessers dicht am Ventilsitz anliegen
kann, während der zweite Abschnitt verringerten Durch
messers eine diametrale Aussparung in seinem Ende auf
weist, um zusammen mit dem Ende der Bohrung, in welcher
er verschieblich angeordnet ist, variable Durchlässe
oder Öffnungen für den letzten Druckabfall der Flüssig
keit der Folge von Druckabfällen zu bilden, wenn die
Flüssigkeit von dem Einlaß zu dem Auslaß fließt.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung
ist die stationäre Hülse so dimensioniert, daß sie von
dem ersten Abschnitt verringerten Durchmessers des
Tellers beabstandet ist, um einen ringförmigen Zwischen
raum zu bilden, in dem eine Schraubenfeder angeordnet
ist, wobei die Abstände zwischen den Windungen mehrere
beschränkte Durchlässe oder Öffnungen bilden. Die Feder
ist so mit dem Teller verbunden, daß dann, wenn der Tel
ler sich bewegt, der Abstand zwischen den Schraubenwin
dungen der Größe nach variiert. Auf diese Weise variiert
der Durchflußquerschnitt der parallelen Öffnungen direkt
proportional zu der Änderung des Abstandes des ersten
Abschnitts verringerten Durchmessers des Tellers von
der Sitzposition an dem Ventilsitz.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei
bung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie
an Hand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erste Aus
führungsform der erfindungsgemäßen Ventilanordnung;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils
der Ventilanordnung gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung eines Teils
einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilanordnung in einer Fig. 2 entsprechenden Darstel
lung.
Es wird nun insbesondere auf die Fig. 1 und 2
Bezug genommen. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet all
gemein eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Ventilanordnung. Obwohl die Ventilanordnung 10 als eine
von einer Auslöseeinrichtung betätigte Solenoid-Flüssig
keitsstromsteuerungsventilanordnung dargestellt und be
schrieben ist, ist die Erfindung nicht auf eine derarti
ge Ventilanordnung beschränkt. Die Erfindung ist jedoch
für Ventile der Steuerungsart, die von einer Auslöse
einrichtung betätigt sind, besonders geeignet. Infolge
dessen wird die Erfindung zum Zwecke der Erläuterung
an Hand eines derartigen Ventils dargestellt und be
schrieben, obwohl sie auf viele Arten von Flüssigkeits
durchflußsteuerventilen anwendbar ist, insbesondere auf
solche, die bei hohen Flüssigkeitstemperaturen und unter
hohem Druck arbeiten und bei denen die Ventilbewegungen
auf sehr kleine Strecken beschränkt sind.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ventilanord
nung 10 hat ein Ventilhauptteil 12 mit einem Flüssig
keitskanal 14, der an einem Ende eine Einlaßöffnung 16
und an dem anderen Ende eine Auslaßöffnung 18 hat. Ein
Hauptventilsitz 20 ist in dem Kanal 14 zwischen der
Einlaßöffnung 16 und der Auslaßöffnung 18 ausgebildet.
Der Abschnitt des Kanals 14, der stromaufwärts des Ven
tilsitzes 20 liegt, wird als Einlaßkanal 14 a bezeich
net, während der stromabwärtige Abschnitt des Kanals 14
als Auslaßkanal 14 b bezeichnet wird. Ein bewegbares
Hauptventilbauteil 22 (auch als "Hauptteller" bezeich
net) ist in dem Ventilhauptteil 12 angeordnet, um sich
zwischen Positionen hin- und herzubewegen, in denen das
bewegbare Hauptventilteil an dem Ventilsitz 20 anliegt
und damit den Flüssigkeitsdurchfluß durch den Kanal 14
verhindert, und einer vollständig offenen Position, in
der das bewegbare Ventilbauteil von dem Ventilsitz 20
um eine maximale Entfernung beabstandet ist. Da die
Ventilanordnung 10 ein von einer Auslöseeinrichtung be
tätigtes Ventil der Steuerungsbauart ist, ist ein
Steuerventil 24 innerhalb einer Bohrung in dem Haupt
ventilbauteil 22 hin- und herbewegbar angeordnet.
Außerdem hat die Ventilanordnung 10 eine elektroma
gnetische Anordnung oder einen Solenoidmotor 26 zur
Steuerung der Arbeitsweise des Steuerventils 24 und
damit des Hauptventilteils 22. Die elektromagnetische
Anordnung 26 ist von einer Haubenanordnung 28 gehalten,
die mit dem Ventilhauptteil 12 verbunden ist und einen
Teil davon darstellt. Die Haubenanordnung 28 hat ein
langgestrecktes, nicht magnetisches, rohrförmiges
Bauteil 30, das an einem offenen Ende 32 innerhalb eines
allgemein zylindrischen Abschnitts 34 des Ventilhaupt
teils 12 angeordnet ist, wobei der Abschnitt 34 sich
im Winkel zu einem Ventilabschnitt 36 erstreckt, durch
den der Kanal 14 verläuft. Das rohrförmige Bauteil 30
ist in dem Ventilabschnitt 34 von dem Ventilsitz 20
beabstandet und koaxial damit angeordnet.
Beim Betrieb der Ventilanordnung 10 tritt Flüssig
keit in dem Kanal 14, das diesem durch die Einlaßöff
nung 16 von einer nicht dargestellten Zufuhrquelle zu
geführt ist, durch Strömungsöffnungen 25 und 26 in
das Ventil ein, so daß der Einlaßdruck auf alle Flächen
des Steuerventils 24 und des Haupttellers 22 einwirkt,
wodurch eine Feder 42 und eine Rückstellfeder 44 das
Steuerventil 24 und das bewegbare Hauptventilteil 22
in eine geschlossene Sitzposition beaufschlagen. Wenn
das bewegbare Hauptventilteil 22 geöffnet werden soll,
wird der Solenoid 26 durch eine geeignete elektrische
Stromquelle (nicht dargestellt) erregt. Die durch die
Erregung erzeugten Magnetflußlinien bewirken, daß der
Steuermagnetanker 38 sich entgegen der Kraft einer Rück
stellfeder 44 axial bewegt. Die axiale Bewegung des
Steuermagnetankers 38 entgegen der Kraft der Feder 44
bewirkt ein Abheben des Steuerventils 24 von dessen Sitz
ohne Einwirkung auf das bewegbare Hauptventilbauteil
22 infolge des toten Spiels zwischen einem Stift 48
und einem zugehörigen Schlitz 46 und einem Stift 49
und einem zugehörigen Schlitz 50 in dem Magnetanker 38.
Die fortgesetzte Erregung und axiale Bewegung hebt das
bewegbare Hauptventilbauteil 22 in eine vollständig
geöffnete Position an, unterstützt durch den Druck
unterschied durch das Hauptventilbauteil 22. Dieser
Druckunterschied durch das Hauptventilbauteil 22 wird
durch Öffnung bzw. Abheben des Steuerventils 24 hervor
gerufen, das das Innere des Ventils mit der Auslaßöff
nung 18 verbindet und daher eine Verringerung des
Flüssigkeitsdruckes hervorruft, der auf die Flächen
des Hauptventilbauteils in Richtung des Ventilsitzes
20 einwirkt. Wenn daher der Einlaßflüssigkeitsdruck
noch auf die Fläche 52 durch die Strömungsöffnungen 25
in einer stationären Hülse 56 einwirkt und der auf die
entgegengesetzten Flächen des Hauptventilbauteils 22
einwirkende Druck reduziert ist, ergibt sich eine auf
das Hauptventilbauteil 22 einwirkende resultierende
Kraft, die in der Richtung wirkt, um das Hauptventil
bauteil 22 von seinem Sitz abzuheben. Wenn einmal ein
Flüssigkeitsdruckgleichgewicht durch das Hauptventil
bauteil 22 erreicht ist, ändert jede Änderung des
Flüssigkeitseinlaßkruckes oder der Auslaßdruckes den
Differentialdruck bzw. Druckunterschied durch das Haupt
ventilbauteil und bewirkt dessen Bewegung entsprechend
dieses Druckunterschiedes. Der große plötzliche Druck
abfall der Flüssigkeit, wenn diese am Ventilsitz 20
vorbei in den Auslaßkanal 14 b fließt, und die daraus
resultierende Kavitation wird bei der erfindungsge
mäßen Ventilanordnung 10 vermieden, wie dies weiter
unten des näheren beschrieben ist.
Wie am besten aus Fig. 2 zu ersehen ist, hat das
Hauptventilbauteil 22 der Ventilanordnung 10 einen
zylindrischen Abschnitt 58, einen ersten Abschnitt 60
verringerten Durchmessers und einen zweiten Abschnitt
62 verringerten Durchmessers, dessen Ende so geformt
und bemessen ist, daß es an dem Ventilsitz 20 dicht an
liegen kann. Das bewegbare Hauptventilbauteil 22 hat
ferner einen dritten Abschnitt 64 verringerten Durch
messers und einen Endabschnitt oder eine Verlängerung
66 mit vergrößertem Durchmesser. Die stationäre Hülse
56, die zwischen dem offenen Ende 32 des rohrförmigen
Bauteils 30 und dem Ventilsitz 20 angeordnet ist, ist
so geformt und bemessen, daß die Umfangsflächen der
Abschnitte 58 und 60 des Hauptventilbauteils 22 ver
schieblich an der Innenfläche der Hülse 56 anliegen.
Der Hauptventilsitz 20 ist entlang der Innenkante
eines Ringelementes 68 ausgebildet, das zweckmäßiger
weise in dem Gehäuse oder Hauptabschnitt 12 der Ventil
anordnung 10 befestigt ist. Die Innenfläche des Ring
elementes 68 hat einen versenkten oder aufgebohrten
Abschnitt 70, der eine innere ringförmige Fläche
eines vergrößerten Durchmessers bildet, und eine inne
re ringförmige Fläche 74 eines kleineren Durchmessers.
Die innere ringförmige Fläche 74 steht im verschiebli
chen Eingriff mit der Außenumfangsfläche des Abschnitts
66 vergrößerten Durchmessers des Haupttellers 22. Der
zweite und der dritte Abschnitt verringerten Durchmes
sers 62 und 64, der vergrößerte Abschnitt 66 und die
ringförmige Fläche des versenkten Abschnitts 70 bilden
eine ringförmige Sekundäreinlaßkammer 76. Das Ende des
vergrößerten Abschnitts 66 des Haupttellers 22 hat eine
diametrale Nut oder Aussparung 78. Diese Nut 78 wirkt
mit dem oberen Umfangsrandabschnitt 80 der inneren
ringförmigen Fläche 74 zusammen, um Austrittsöffnungen
eines variablen Durchflußquerschnitts zu bilden, die
die ringförmige Einlaßkammer 76 mit dem Auslaßkanal 14 b
verbinden.
Die stationäre Hülse 56 hat einen Endabschnitt 82
mit verringertem Durchmesser, dessen Innenfläche den
ersten Abschnitt 60 verringerten Durchmessers des
Hauptventilbauteils 22 verschieblich hält. Die Zwi
schenräume zwischen dem Haupttellerabschnitt 60 und
der Innenfläche der Hülse 56 sind durch eine O-Ring
dichtung 81 abgedichtet, während die Zwischenräume
zwischen den benachbarten Flächen des Abschnitts 58
des Haupttellers 22 und der Hülse 56 durch einen O-Ring
83 abgedichtet sind. Mehrere Öffnungen 84 sind in dem
Endabschnitt 82 verringerten Durchmessers mit Umfangs
abstand ausgebildet. Diese Öffnungen 84 wirken mit der
Endkante 86 des ersten Endabschnitts 60 verringerten
Durchmessers des Haupttellers 22 zusammen, um Auslaß
öffnungen mit variablem Durchflußquerschnitt zu bilden,
die den Einlaßkanal 14 a mit dem Ringraum 88 zu verbin
den, der durch den Endabschnitt 82 verringerten Durch
messers der Hülse 56, das Ende des Ringelementes 68
und die Abschnitte 60 und 62 verringerten Durchmessers
des Haupttellers 22 gebildet ist.
Beim Betrieb der Ventilanordnung wirken die Aus
laßöffnungen, die durch die Öffnungen 84 und die End
kante 86 des Hauptventilbauteils 22 gebildet sind, als
erste Stufe von variablen Durchflußquerschnittsbeschrän
kungen stromaufwärts des Ventilsitzes 20, während die
durch die Nut 58 und den Randabschnitt 80 gebildeten
Auslaßöffnungen eine zweite Stufe variabler Durchfluß
querschnittsbeschränkungen stromabwärts des Ventilsitzes
20 bilden. Die erste und die zweite Stufe variabler
Durchflußquerschnittsbeschränkungen sind im Verhältnis
zu dem gesamten vorherbestimmten Druckabfall der Flüs
sigkeit von dem Einlaßkanal 14 a zu dem Auslaßkanal 14 b
so bemessen, daß an jeder Stufe und an dem Ventilsitz
20 ein Druckabfall hervorgerufen wird, ohne daß die
Flüssigkeit ihren Dampfdruck unterschreitet, womit die
als Kavitation bekannte Erscheinung vermieden ist. Der
gesamte Durchflußquerschnitt an der ersten und der
zweiten Stufe variiert im direkt proportionalen Verhält
nis zu der Bewegung des Hauptventilbauteils 22 in Rich
tung des Ventilsitzes 20 und von diesem weg. Somit be
wirkt die Ventilanordnung 10 automatisch die Verhinde
rung der Kavitation, da Änderungen in der Druckdiffe
renz bzw. des Druckdifferentials zwischen der Flüssig
keit in dem Einlaßkanal 14 a und in dem Auslaßkanal 14 b
eine Steuerung bzw. Modulation des Hauptventilbauteils
22 hervorrufen.
In Fig. 3 ist ein Teil einer Ventilanordnung 90
dargestellt, die eine zweite Ausführungsform der Er
findung darstellt. Die Ventilanordnung 90 unterscheidet
sich im wesentlichen von der Ventilanordnung 10 dadurch,
daß die erste Stufe variabler Durchflußquerschnittsbe
schränkungen durch eine Schraubenfeder 92 gebildet ist
anstelle des Zusammenwirkens zwischen dem ersten Ab
schnitt 60 verringerten Durchmessers des Hauptventil
bauteils 22 und der Öffnungen 84 in der stationären
Hülse 56, wie dies bei der Ventilanordnung 10 weiter
oben beschrieben ist. Infolgedessen werden die Bauteile
der Ventilanordnung 90, die Bauteilen der Ventilanord
nung 10 entsprechen, mit denselben Bezugszeichen be
zeichnet, wobei sie den Zusatz A erhalten.
Wie in Fig. 3 dargestellt ist, hat die stationäre
Hülse 56 A keinen Abschnitt 82 verringerten Durchmessers
wie die stationäre Hülse 56, sondern sie hat im wesent
lichen einen gleichförmigen Durchmesser, um einen Ring
raum 94 zwischen ihrer Innenfläche und der Außemumfangs
fläche des ersten Abschnitts verringerten Durchmessers
60 A zu bilden. In dem Ringraum 94 ist die Schrauben
feder 92 angeordnet, die vorzugsweise aus einem Draht
mit rechteckigem Querschnitt gebildet ist. Die Feder
ist so bemessen und angeordnet, daß dann, wenn das
Hauptventilbauteil oder der Hauptteller 22 sich zwi
schen der vollständig geöffneten und der geschlossenen
Position bewegt, der Abstand 96 zwischen den benachbar
ten Schraubenwindungen direkt proportional zu der Be
wegung des Hauptventilbauteils 22 A wächst oder sinkt.
Die Abstände 96 bilden Durchlaßöffnungen mit variablen
Durchflußquerschnittsbeschränkungen, die so wirken, daß
sie den Einlaßkanal 14 aA über Öffnungen 84 A mit dem
Raum im Ringraum 94 verbinden, der zwischen den Innen
flächen der Windungen der Feder 92 und der Außenfläche
des ersten Abschnitts 60 A verringerten Durchmessers
des Haupttellers 22 A und dem Ringraum 88 A gebildet ist.
Die Ventilanordnung 90 arbeitet in gleicher Weise
wie die Ventilanordnung 10, in dem sie gesteuerte, abge
stufte Druckabfälle in der Flüssigkeit hervorruft, die
von dem Einlaßkanal 14 aA und dem Auslaßkanal 14 bA
fließt, und zwar in solchen aufeinanderfolgenden Stu
fen, daß bei jeder Stufe und an dem Ventilsitz 20 A der
Flüssigkeitsdruck nicht unter den Dampfdruck sinkt,
womit eine Kavitation vermieden ist.
Die vorliegende Erfindung gibt damit eine neue
Ventilanordnung für nicht-entgaste Flüssigkeiten an,
bei der die Möglichkeit des Auftretens einer Kavitation
weitestgehend minimiert oder vollständig eliminiert ist.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung arbeitet geräusch
arm und hat eine relativ lange Nutzungsdauer, da sie
weit weniger einem Verschleiß oder einer Beschädigung
ausgesetzt ist. Die Erfindung gibt demnach ein von
einer Auslöseeinrichtung bzw. von einem Betätigungsor
gan betätigtes Steuerungsventil an, bei dem Kavitation
vermieden ist.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Aus
führungsbeispiele beschränkt, vielmehr liegen zahlrei
che Abänderungen und Modifikationen im Rahmen des Erfin
dungsgedankens. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu
und zum Zwecke der Klarheit in mancherlei Hinsicht ver
einfacht und übertrieben, so daß sie die Erfindung eher
schematisch darstellen.
Claims (16)
1. Ventilanordnung zur Steuerung eines Flüssigkeits
durchflusses,
gekennzeichnet durch
- a) einen Hauptabschnitt (12) mit einem Flüssig keitseinlaß (16), der mit einer Flüssigkeitsquelle in Verbindung steht, und einem Flüssigkeitsauslaß (18) zum Abführen der Flüssigkeit aus der Ventilanordnung (10, 90),
- b) wenigstens einen Ventilsitz (20) in dem Haupt abschnitt zwischen dem Einlaß und dem Auslaß,
- c) ein bewegbares Ventilbauteil (22), das in dem Hauptabschnitt zwischen einer an dem Ventilsitz anlie genden Stellung, in der ein Flüssigkeitsdurchfluß von dem Einlaß zu dem Auslaß verhindert ist, und einer voll ständig offenen Position entfernt von dem Ventilsitz, in der ein Flüssigkeitsdurchfluß von dem Einlaß zu dem Auslaß ermöglicht ist, hin- und herbewegbar angeordnet ist, und
- d) eine Durchlaßeinrichtung (56, 84, 92), die zwischen dem Einlaß und dem Ventilsitz angeordnet ist und mit dem bewegbaren Ventilbauteil zusammenwirkt, um eine variable Beschränkung des Flüssigkeitsdurchflusses hervorzurufen, wobei der Durchflußquerschnitt direkt proportional zu dem variablen Durchflußquerschnitt zwi schen dem bewegbaren Ventilbauteil und dem Ventilsitz variiert und ein Druckabfall in einer solchen Höhe her vorgerufen wird, daß in der Flüssigkeit keine Kavitation auftritt.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchlaßeinrichtung eine stationäre Hülse (56)
aufweist, in der das bewegbare Ventilbauteil (22) rela
tiv zu diesem hin- und herbewegbar angeordnet ist, und
daß die Hülse mehrere Öffnungen (84) mit Umfangsabstand
aufweist, deren Durchflußquerschnitt der Größe nach ent
sprechend den Entfernungen des bewegbaren Ventilbauteils
von dem Ventilsitz (20) variiert.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchlaßeinrichtung eine stationäre Hülse (56 A)
aufweist, die mit radialem Abstand das bewegbare Ventil
bauteil (22 A) umgibt, um zwischen beiden einen ringför
migen Raum (94) zu bilden, daß die Hülse mehrere Öff
nungen (84 A) mit Umfangsabstand aufweist, und daß eine
Schraubenfeder (92) in dem ringförmigen Raum angeordnet
und mit dem bewegbaren Ventilbauteil (22 A) so verbunden
ist, daß bei Bewegung des bewegbaren Ventilbauteils die
Windungen der Feder sich aufeinanderzu und voneinander
weg bewegen, wodurch eine Vielzahl von Durchflußöffnun
gen von dem Einlaß (16) zu dem Auslaß (18) gebildet
ist, deren Durchflußquerschnitt proportional zu der
Öffnungsstellung des bewegbaren Ventilbauteils variiert.
4. Von einer Auslöseeinrichtung betätigte Steuerungs
ventilanordnung mit einem Hauptabschnitt mit einem
Durchflußkanal, der an einem Ende in einer Einlaßöff
nung endet, um Flüssigkeit von einer Flüssigkeitsquelle
zu empfangen, und der an dem anderen Ende in eine Aus
laßöffnung mündet, um Flüssigkeit von der Ventilanord
nung abzuführen, mit einem Ventilsitz in dem Kanal,
einem bewegbaren Hauptventilbauteil in dem Hauptab
schnitt, das zwischen einer an dem Ventilsitz anlie
genden Stellung, in der ein Flüssigkeitsdurchfluß
durch den Kanal verhindert ist, und einer vollständig
geöffneten, von dem Ventilsitz beabstandeten Position,
in der ein Flüssigkeitsdurchfluß durch den Kanal ermög
licht ist, hin- und herbewegbar ist, ferner mit einem
solenoid-betätigten Steuerventil, das mit dem Hauptven
til zusammenwirkt, um letzteres von einer geschlossenen
in eine offene Position zu bringen,
gekennzeichnet durch
eine Antikavitationseinrichtung, die folgende Bauteile
aufweist:
- a) eine erste Durchlaßeinrichtung (56) stromauf wärts des Ventilsitzes (20),
- b) eine zweite Durchlaßeinrichtung stromabwärts des Ventilsitzes, wobei
- c) die erste und die zweite Durchlaßeinrichtung mit dem bewegbaren Ventilbauteil (22) zusammenwirken, um eine Folge von miteinander verbundenen variablen Durchflußquerschnitten stromaufwärts und stromabwärts des Ventilsitzes zu bilden, die proportional zu den Öffnungspositionen des bewegbaren Ventilbauteils sind und durch jeden variablen Durchflußquerschnitt einen Druckabfall einer solchen Größe hervorrufen, daß in der Flüssigkeit keine Kavitation auftritt.
5. Ventilanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Durchlaßeinrichtung eine stationäre
Hülse (56) in dem Hauptabschnitt (12) aufweist, wobei
die Hülse das bewegbare Ventilbauteil (22) zu dessen
Hin- und Herbewegung umgibt und führt und die Hülse
mehrere Öffnungen (84) mit Umfangsabstand aufweist,
deren Durchflußquerschnitte direkt proportional zu den
Entfernungen des bewegbaren Ventilbauteils von dem Ven
tilsitz (20) variieren.
6. Ventilanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Durchlaßeinrichtung einen Ansatz (66)
des bewegbaren Ventilbauteils (22) aufweist, der sich
bis jenseits des Ventilsitzes (20) erstreckt und so
gestaltet ist, daß er mit einer Bohrung zusammenwirkt,
um wenigstens eine Öffnung zu bilden, deren Durchfluß
querschnitt der Größe nach direkt proportional zu dem
Abstand des bewegbaren Ventilbauteils von dem Ventil
sitz variiert.
7. Ventilanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste und die zweite Durchlaßeinrichtung so
bemessen sind, daß der Flüssigkeitsdruck nacheinander
von der Einlaßöffnung (16) zu der Auslaßöffnung (18)
herabgestuft wird, um an der ersten und der zweiten
Durchlaßeinrichtung zu verhindern, daß der Flüssigkeits
druck an der Einlaßöffnung unter den Dampfdruck der
Flüssigkeit fällt.
8. Ventilanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Durchlaßeinrichtung eine stationäre
Hülse (56 A) in dem Hauptabschnitt (12 A), die das be
wegbare Ventilbauteil (22 A) mit radialem Abstand um
gibt, um zwischen beiden einen ringförmigen Zwischenraum
(94) zu bilden, wobei die Hülse mehrere Öffnungen (84 A)
mit Umfangsabstand aufweist, und eine Schraubenfeder
(92) aufweist, die in dem ringförmigen Zwischenraum an
geordnet und mit dem bewegbaren Ventilbauteil verbunden
ist, so daß dann, wenn letztere sich bewegt, die Win
dungen der Feder sich aufeinander zu und voneinander
weg bewegen, wodurch mehrere Durchlaßöffnungen strom
aufwärts des Ventilsitzes (20) gebildet sind, deren
Durchflußquerschnitt direkt proportional zu dem Abstand
des bewegbaren Ventilbauteils von dem Ventilsitz variiert.
9. Ventilanordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schraubenfeder (92) eine polygonale Querschnitts
form hat.
10. Ventilanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das bewegbare Ventilbauteil ein Teller (22) ist,
der einen ersten Abschnitt (58), der verschieblich in
die Hülse (56) aufgenommen ist, und einen axial vorste
henden Abschnitt (62) verringerten Durchmessers aufweist,
der an dem Ventilsitz (20) anliegen kann.
11. Ventilanordnung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Teller (22) einen zweiten Abschnitt (64) ver
ringerten Durchmessers aufweist, der verschieblich in
eine Bohrung (70) in dem Hauptabschnitt (12) stromab
wärts und beabstandet von dem Ventilsitz (20) eingreift.
12. Ventilanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der zweite Abschnitt (64) verringerten Durchmes
sers in radialer Richtung mit einer Nut versehen ist,
so daß dann, wenn sich der Teller (22) von dem Ventil
sitz (20) wegbewegt, zweite Öffnungen zwischen dem
Ende der Bohrung und den Nuten des zweiten Abschnitts
verringerten Durchmessers gebildet sind, deren Durch
flußquerschnitt direkt proportional zu der Entfernung
des Tellers von dem Ventilsitz variiert.
13. Ventilanordnung zur Steuerung eines Flüssigkeits
durchflusses von einer Flüssigkeitsquelle hohen Druckes
zu einer Verwendungsstelle mit einem Einlaß, der mit
der Flüssigkeitsquelle in Verbindung steht, und einem
Auslaß, der mit der Verwendungsstelle in Verbindung
steht, ferner mit einem Ventilsitz zwischen dem Einlaß
und dem Auslaß und einem bewegbaren Ventilbauteil, das
hin- und herbewegbar zu dem Ventilsitz zwischen einer
vollständig geschlossenen Stellung, in der das beweg
bare Ventilbauteil an dem Ventilsitz anliegt, und einer
vollständig geöffneten Stellung ist, in der das beweg
bare Ventilbauteil seinen maximalen Abstand von dem
Ventilsitz aufweist,
gekennzeichnet durch
eine Antikavitationseinrichtung mit einer ersten Ein
richtung, die einen ersten beschränkten Durchlaß strom
aufwärts und benachbart dem Ventilsitz (20) bildet, der
mit dem bewegbaren Ventilbauteil (22) zusammenwirkt, um
den Durchflußquerschnitt des ersten Durchlasses direkt
proportional zu dem Ausmaß der Bewegung des bewegbaren
Ventilbauteils weg von dem Ventilsitz zu variieren, so
daß die Flüssigkeit einen Druckabfall in Folge mit dem
Druckabfall hinter dem Ventilsitz erfährt, wenn das be
wegbare Ventilbauteil in der geöffneten Position ist,
wobei die Größe jedes Druckabfalls nicht ausreicht, um
einen Druckabfall unterhalb des Dampfdruckes der Flüs
sigkeit an dem Einlaß der Ventilanordnung hervorzurufen.
14. Ventilanordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Einrichtung einen zweiten beschränkten
Durchlaß nahe dem Ventilsitz (20) entgegengesetzt von
der ersten Einrichtung und dem ersten beschränkten
Durchlaß bildet, wobei die zweite Einrichtung mit dem
bewegbaren Ventilbauteil (22) zusammenwirkt, um den
Durchflußquerschnitt des zweiten Durchlasses direkt
proportional zu der Größe der Bewegung des bewegbaren
Ventilbauteils weg von dem Ventilsitz zu variieren, so
daß die Flüssigkeit einen Druckabfall in Reihe mit den
Druckabfällen durch den ersten Durchlaß und den Ventil
sitz erfährt, wenn das bewegbare Ventilbauteil in der
geöffneten Position ist, wobei die Größe eines jeden
Druckabfalls nicht ausreicht, um einen Druckabfall
unterhalb des Dampfdruckes der Flüssigkeit an dem Ein
laß der Ventilanordnung hervorzurufen.
15. Ventilanordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Einrichtung mehrere erste Öffnungen
bildet.
16. Ventilanordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite Einrichtung mehrere zweite Öffnungen
bildet.
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