DE3717128C2 - - Google Patents
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- DE3717128C2 DE3717128C2 DE19873717128 DE3717128A DE3717128C2 DE 3717128 C2 DE3717128 C2 DE 3717128C2 DE 19873717128 DE19873717128 DE 19873717128 DE 3717128 A DE3717128 A DE 3717128A DE 3717128 C2 DE3717128 C2 DE 3717128C2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/0015—Whirl chambers, e.g. vortex valves
-
- 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
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- 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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Description
Die Erfindung betrifft ein Durchfluß-Regelventil für ein
flüssiges oder gasförmiges Strömungsmedium, mit einem
Hohlzylinder, welcher von einem Zuströmraum umgeben ist und
eine Wirbelkammer umgrenzt und in welchem mehrere
Ventilöffnungen ausgebildet sind, die mittels eines
Stellkörpers absperrbar sind und in die Wirbelkammer im
wesentlichen tangential einmünden, derart, daß in der
Wirbelkammer ein für die jeweilige Stellung des Stellkörpers
stationärer Strömungswirbel erzeugt wird, an welchen die aus
den Ventilöffnungen, von denen mehrere am Umfang des
Hohlzylinders verteilt angeordnet sind, in die Wirbelkammer
eintretenden Austrittsströme angelegt werden und welcher in
einen sich an die Wirbelkammer koaxial anschließenden
Abstörmraum austritt.
Aus der DE-PS 3 91 407 ist ein Durchfluß-Regelventil mit einem
drallerzeugenden Zuströmraum bekannt, welcher zur Ausbildung
eines abströmenden Flüssigkeitshohlkegels dient. Damit soll
besonders bei hohem Flüssigkeitsdruck eine zerstörende Wirkung
eines Einzelstrahls gemindert werden.
Aus der GB-PS 15 73 890 ist ein Durchfluß-Regelventil bekannt,
bei welchem der Flüssigkeitseintritt durch einen als
Lochzylinder ausgebildeten Hohlzylinder erfolgt, an welchem die
von den radialen Löchern gebildeten Ventilöffnungen am Umfang
und axial verteilt sind und in welchem als Stellkörper ein die
Ventilöffnungen freigebender bzw. verschließender Kolben
verschiebbar ist. Dabei soll durch die Gestaltung der radialen
Ventilöffnungen, die an ihrer Einlaufkante trichterförmig
abgerundet sind und sich zur Innenfläche des Hohlzylinders hin
verjüngen, eine Strahleinschnürung der Austrittsstrahlen an
einer im radialen Abstand von der Zylinderwand liegenden Stelle
erreicht werden, um in dieser Weise die entstehende Kavitation
von der Zylinderwand fernzuhalten.
Die vorgenannte DE-PS 3 91 407 und die GB-PS 15 73 890
betreffen jedoch kein Durchfluß-Regelventil der eingangs
erwähnten Art, bei welchem in einer Wirbelkammer ein
stationärer Störmungswirbel mit dem Ziel erzeugt wird,
geräuscherzeugende Turbulenzen innerhalb des Ventils zu
vermeiden.
Ein derartiges Durchfluß-Regelventil ist aus der DE-PS
26 58 619 bekannt. Durch das Anlegen der Austrittsströme an den
Strömungswirbel, der nach Richtung und Geschwindigkeit im
wesentlichen mit den Ausstrittsströmen übereinstimmt, werden
freie Grenzflächen der Austrittsströme,
Vermischungsturbulenzen sowie Unstetigkeitsflächen im
Übergangsbereich zwischen den Austrittsströmen und dem diese
umgebenden Strömungsmedium vermieden. Dadurch können die nicht
an die Innenfläche des Hohlzylinders angelegten Bereiche der
Austrittsströme von dem Strömungswirbel turbulenzfrei
eingebunden werden, so daß eine wesentliche Ursache für die
Entstehung von Strömungsgeräuschen beseitigt ist.
Bei der bekannten Ausführungsform ist der Stellkörper als den
Hohlzylinder umgebender Stellzylinder ausgebildet, welcher den
Ventilöffnungen, die als Axialschlitze ausgebildet sind,
zugeordnete Durchflußschlitze aufweist. Durch Drehen des
Stellzylinders werden daher die Ventilschlitze mehr oder
weniger abgedeckt, wodurch die Durchflußregelung erreicht wird.
Durch teilweises Abdecken der Ventilöffnungen kann es jedoch
bei einem flüssigen Strömungsmedium zur Ausbildung von
Kavitation in den Ventilschlitzen selbst kommen, weil die
größte Strömungsgeschwindigkeit im Spalt zwischen dem einen,
den Ventilschlitz teilweise abdeckenden Begrenzungsrand des
Durchflußschlitzes und dem gegenüberliegenden Begrenzungsrand
des Ventilschlitzes an dessen Eintritt auftritt. Überdies kann
sich bei dem bekannten Steuerventil bei kleinen Spaltweiten der
Strömungswinkel in der Wirbelkammer nicht mehr so gut
ausbilden, so daß die Wirksamkeit des Regelventils mit
zunehmend geringerem Durchsatz zunehmend geringer wird.
Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, ein Durchfluß-
Regelventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in
der Wirbelkammer auch bei geringeren Durchsätzen ein möglichst
starker Strömungswirbel entsteht und bei einem flüssigen
Strömungsmedium die Ausbildung von Kavitationsblasen in den
Ventilöffnungen und an der Innenfläche des Hohlzylinders
weitestgehend vermieden wird.
Dies wird erfindungsgemäß durch die Kombination folgender an
sich bekannter Merkmale erreicht:
- a) der Zuströmraum (2) ist als mit einem tangentialen Einlauf versehener Drallraum ausgebildet,
- b) der Hohlzylinder ist als Lochzylinder ausgebildet, an welchem die von den Löchern gebildeten Ventilöffnungen am Umfang und axial verteilt sind,
- c) der Stellkörper ist ein in dem Hohlzylinder axial verschiebbarer Kolben und
- d) die Ventilöffnungen sind an ihrer Einlaufkante trichterförmig abgerundet und verjüngen sich bis zu der Wirbelkammer hin derart, daß ihr engster Querschnitt an der Innenfläche des Hohlzylinders liegt.
Durch die Ausbildung des Zustörmraumes als Drallraum wird ein
Vordrall in dem Strömungsmedium erzeugt, der im Zusammenwirken
mit den tangential in die Wirbelkammer einlaufenden
Ventilöffnungen die Ausbildung eines relativ starken Wirbels in
der Wirbelkammer noch bei Stellungen des Stellkörpers
begünstigt, bei denen der Durchsatz gering ist. Hierzu trägt
auch die Ausbildung des Stellkörpers als in dem Hohlzylinder
verschiebbarer Kolben bei, denn dadurch wird die Wirbelkammer
bei dem Verschieben des Kolbens in Richtung auf dessen
Schließstellung zu in Anpassung an den sich dadurch
verringernden Durchsatz kleiner. Durch die Ausbildung des
engsten Querschnitts der Ventilöffnungen an der Innenfläche des
Hohlzylinders entsteht außerdem bei einem flüssigen
Strömungsmedium Kavitation, falls überhaupt, an dieser
Innenfläche. Die dabei sich bildenden Blasen jedoch sammeln
sich aufgrund der Zentrifugalkraft, unter welcher die
schweren Flüssigkeitsteilchen radial nach außen geschleudert
werden, im Bereich der Wirbelachse und befinden sich daher
nicht in Wandnähe, wenn sie später zerplatzen. Dadurch sinkt
die Materialerosion, wodurch das Regelventil auf den Abbau
vergleichsweise großer Druckunterschiede und einen großen
Regelbereich ausgelegt werden kann.
Durch das trichterförmige Abrunden der Einlaufkanten der
Ventilöffnungen wird dort ein Abreißen der Strömung vermieden.
Durch die Ausbildung des Hohlzylinders als Lochzylinder gibt es
die Möglichkeit, durch wechselnde Größe der Ventilöffnungen und
deren wechselnde Verteilung am Umfang und entlang des
Hohlzylinders die Regelcharakteristik des Regelventils in
Abhängigkeit von den Axialstellungen des Stellkolbens zu
beeinflussen.
Der Drallraum kann rings des Hohlzylinders spiralig ausgebildet
sein, was theoretisch am günstigsten ist. Aus Fertigungsgründen
wird jedoch ein der Spirale angenäherter Exzenterraum
bevorzugt.
Die Rotationsenergie der aus der Wirbelkammer abströmenden
Wirbelströmung wird in Umfangsrichtung durch Reibungseinflüsse
an den Rohrwänden reduziert. Die sich ergebende Strömung
während des Abbauens des Dralls ist stabil, solange der Druck
entlang der Achse der Wirbelströmung abfällt. Falls es jedoch
zum Beispiel aufgrund einer Querschnittsvergrößerung zu einem
Druckanstieg entlang der Achse der Wirbelströmung kommt,
solange diese noch stark ist, kann sich die Wirbelröhre abrupt
vergrößern oder kann die Wirbelachse plötzlich eine
spiralförmige Gestalt annehmen. Dies führt zum Aufplatzen des
Wirbels. Ein solches "Wirbelaufplatzen" führt bei Flüssigkeiten
zu Kavitation und bei gasförmigen und flüssigen Strömungsmedien
zu heftigen Turbulenzen und Vermischungen und damit zur
Geräuscherzeugung, die nach der Erfindung vermieden oder
verringert werden sollen. Daher sollen
Querschnittserweiterungen, in welche die Wirbelströmung als
Ganzes einläuft, vor einer wirksamen Abschwächung des Wirbels
vermieden werden. Von einer Querschnittsverengung am Ausgang
der Wirbelkammer hingegen wird der Wirbel stabilisiert. Jedoch
darf einer solchen Querschnittsverengung nicht eine erneute
Querschnittserweiterung wie bei einer Blende folgen, weil dies
wiederum zum Aufplatzen des Wirbels führt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist daher der
Axialaustritt der Wirbelkammer als Staudüse ausgebildet, die
dazu beiträgt, daß sich der Wirbel in der Wirbelkammer beim
Öffnen des Ventils und beim Verstellen des Stellkolbens
ungestört bilden bzw. anpassen kann und dort stabilisiert wird.
Hierzu trägt auch eine konkave, insbesondere hohlkegelförmige,
Aus
bildung der die Wirbelkammer begrenzenden Stirnseite des Stellkolbens bei.
Allerdings führt die Ausbildung eines stationären, verhältnismäßig starken
Strömungswirbels in der Wirbelkammer dazu, daß auch stromabwärts davon
eine Wirbelströmung vorliegt, die durch Reibung an der Wand des Abström
rohres nur wenig an Intensität verliert. Messungen haben gezeigt, daß die
Intensität eines turbulenten Wirbels in einem geraden Rohr nach einer Länge,
die 50 Rohrdurchmessern entspricht, erst auf 10 bis 20 Prozent der Anfangsin
tensität reduziert ist. Wenn daher der Wirbel hinter dem Regelventil nicht
durch gesonderte Maßnahmen abgebaut wird, können durch die Wirbelströmung
in folgenden Rohrkrümmern und dergleichen beträchtliche Schwingungen des
Rohrsystems angeregt werden und nachfolgende Einrichtungen in ihrer
Funktion beeinträchtigt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird daher weiter vorgeschlagen, in dem Abströmraum eine
sich axial erstreckende Drallbremse anzuordnen, deren Einlauf diffusorfrei
ausgebildet ist und die aus mehreren, als Rotationshohlkörper ausgebildeten,
zu dem Abströmraum konzentrischen Reibteilen besteht, die miteinander
wenigstens einen Abströmspalt bilden.
Die sich mit ihrem Einlauf an die Wirbelkammer anschließende Drallbremse
trägt ebenfalls zur Stabilisierung des Strömungswirbels in der Wirbelkammer
bei. Die erfindungsgemäßen Drallbremsen sind so aufgebaut, daß die
Tangentialgeschwindigkeit der Wirbelströmung durch vergrößerte Reibung in
der Tangentialrichtung allmählich verringert wird, ohne dadurch jedoch
wesentliche Strömungsinstabilitäten herbeizuführen.
Beispielsweise können die Reibteile als sich in Strömungsrichtung verjüngende
poröse oder gelochte Hohlkegel ausgebildet sein, die unter Ausbildung des
Abströmspaltes koaxial ineinandergreifen.
In einer anderen Ausführungsform sind wenigstens eine Mehrzahl der Reibteile
als in Radialebenen des Abströmraumes im Abstand von dessen Wandung
verlaufende, axial in engen Abständen voneinander angeordnete Ringplatten
ausgebildet, deren Innendurchmesser in Abströmrichtung von Ringplatte zu
Ringplatte kleiner wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens eine Mehrzahl der Reib
teile als koaxial ineinander radial im Abstand voneinander angeordnete Rohre
mit Kreisquerschnitt rings eines Zentraldornes ausgebildet. Wenngleich hierbei
die Rohre kegelförmige Rohrwände aufweisen können, die sich in Abström
richtung etwas erweitern, oder von den Abströmspalten zwischen den Rohren
konvergente-divergente Düsenspalte ausgebildet werden können, können die
Rohre insbesondere auch hohlzylindrisch sein.
Die Drallbremse kann auch aus einer Kombination derartiger Reibteile
zusammengestellt sein.
Der Zentraldorn in der Mitte der Rohranordnung ist vorgesehen, um eine
Rückströmung im Zentrum der Rohranordnung zu vermeiden.
Vorzugsweise bilden die Rohre am Einlauf miteinander einen sich in Abström
richtung verjüngenden flachen Trichter, wodurch der Wirbelkern des statio
nären Strömungswirbels in der Wirbelkammer besser stabilisiert wird.
Bevorzugt sind außerdem die Anströmkanten der Reibteile abgerundet, um am
Einlauf der Drallbremse einer Turbulenzerzeugung entgegenzuwirken, und sind
die Abströmkanten der Reibteile zugeschärft, um turbulente Nachläufer
zwischen benachbarten Teilströmen am Ausgang der Drallbremse zu
vermeiden.
Bei der bevorzugten Ausbildung der Drallbremse aus ineinander angeordneten
Rohren hat es sich als vorteilhaft gezeigt, die Abströmspalte zwischen den
Rohren so zu bemessen, daß die Spalte in ihrer Spaltweite radial um
Abströmraum nach außen abnehmen, so daß die lichten Querschnitte der
Spalte untereinander und daher auch die Strömungsvolumina der durch die
Spalte hindurchströmenden Teilströme untereinander gleich sind.
Die Rohre der Drallbremse werden in dem Abströmraum von radialen,
dornartigen Haltestegen gehalten, von denen die Strömung in den Spalten
möglichst wenig gestört wird. Vorzugsweise sind die Haltestege wegen der
hohen Strömungsgeschwindigkeiten im Einlaufteil der Drallbremse in der
stromabwärtigen Hälfte der Rohre, jedoch im Abstand von deren stromabwär
tigen Enden angeordnet, weil sie am Ausgang der Drallbremse zusätzliche
Übergeschwindigkeiten herbeiführen könnten, durch welche bei Flüssigkeiten
Kavitation entstehen kann. Bevorzugt sind die Haltestege in der erforderli
chen Anzahl im zweitletzten Viertel der Länge der Drallbremse angeordnet.
Durch ein stromlinienförmiges Profil der Haltestege, welches entsprechend
der jeweiligen Strömungsrichtung in den Spalten, die einer Schraubenlinie mit
stromabwärts zunehmender Steigung entspricht, im spitzen Winkel gegenüber
der Axialrichtung angestellt ist, kann der Entstehung von unstetigen Turbulen
zen Vermischungsgebieten und - bei Flüssigkeiten - von Kavitation an den
Haltestegen zusätzlich entgegengewirkt werden.
An der Innen- und/oder Außenseite der Rohre können auch ausgerundete Ring
nuten ausgebildet sein, die axial längs der Rohre verteilt sind. Hierdurch
werden in den Ringnuten Sekundärwirbel angeworfen, die sich mit der Haupt
strömung vermischen und dadurch einen verbesserten Drallabbau herbeiführen.
Um einen stromabwärts der Drallbremse noch bestehenden Restdrall abzu
bauen, kann die Drallbremse stromabwärts in eine Auslaßkammer einmünden,
die sich stromabwärts diffusorartig erweitert. Zusätzlich oder alternativ zu
der diffusorartig gestalteten Auslaßkammer kann diese mit einem
tangentialen Abfluß ausgestattet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen
erläutert, die wenigstens schematisch aus der Zeichnung ersichtlich sind. In
der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt eines Durchfluß-Regelventils gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt des Durchfluß-Regelventils aus Fig. 1 entlang der
Schnittlinie II-II,
Fig. 3 die Einzelheit Z in Fig. 2 und
Fig. 4 bis 8 Beispiele für mögliche Ausführungsformen von Drallbremsen
in schematischer Darstellung.
Das aus den Fig. 1 bis 3 ersichtliche Durchfluß-Regelventil für ein flüssi
ges oder gasförmiges Strömungsmedium weist rings eines Hohlzylinders 1, in
welchem eine Mehrzahl von Ventilöffnungen 4 ausgebildet sind, einen als
Drallraum ausgebildeten Zuströmraum 2 mit tangentialem Einlauf 7 auf. In
dem Hohlzylinder 1 ist ein Stellkolben 5 verschiebbar, der in seinen Öff
nungsstellungen mehr oder weniger die Ventilöffnungen 4 absperrt oder frei
gibt. An der Innenseite des Hohlzylinders 1 ist eine schmale Ringschulter 24
ausgebildet, die mit dem Stellkolben 5 in dessen Schließstellung als Ventilsitz
zusammenwirkt. In den Öffnungsstellungen des Ventilkolbens 5 wird in dem
Hohlzylinder 1 zwischen der Ringschulter 24 und dem Stellkolben 5 eine Wir
belkammer 3 gebildet, in welche die jeweiligen, von dem Stellkolben freige
gebenen Ventilöffnungen 4 im wesentlichen tangential einmünden. Daher ent
steht in der Wirbelkammer 3 ein für die jeweilige Öffnungsstellung des Stell
kolbens 5 stationärer Strömungswirbel. Da die Wirbelströmung im Bereich der
Innenseite des Hohlzylinders 1 nach Geschwindigkeit und Richtung im wesent
lichen mit dem aus den Ventilöffnungen 4 austretenden Austrittsströmen über
einstimmt, werden diese turbulenzfrei einerseits an die Innenfläche des Hohl
zylinders 1 und andererseits an den Strömungswirbel angelegt.
Wie aus Fig. 2 im Querschnitt ersichtlich, verläuft die Umfangswand des
Zuströmraumes 2 links des Hohlzylinders 1 über einen Winkel von etwa 290°
hin spiralförmig. Der Hohlzylinder 1 ist gegenüber dem Spiralpol exzentrisch
angeordnet und liegt an der einen Seite des Einlaufs 7, die mit dem die stär
kere Krümmung aufweisenden Endabschnitt der Umfangswand des
Zuströmraumes 2 einen Winkel von etwa 60° Grad einschließt, an diesem
Endabschnitt an. In den anderen, die geringere Krümmung aufweisenden
Endabschnitt der Umfangswand geht die Wandung des Einlaufs 7 an dessen
anderen Seite tangential über. Der in dieser Weise rings des Hohlzylinders 1
gebildete Drallraum verengt sich daher von dieser anderen Seite des Einlaufs 7
aus zunehmend, bis er an dem Hohlzylinder 1 endet.
Die Ventilöffnungen 4, von denen im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils
sechs am Umfang des Hohlzylinders gleichmäßig verteilt sind, sind
entsprechend Fig. 3 an ihrer Einlaufkante 8 trichterförmig abgerundet und
verjüngen sich zur Innenseite des Hohlzylinders 1 hin, so daß ihr engster Quer
schnitt 9 an der Innenseite des Hohlzylinders 1 liegt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, schließt sich an die Ringschulter 24 ein zu der
Wirbelkammer 3 konzentrischer zylindrischer Abströmraum 6 an, der
stromabwärts in eine sich diffusorartig erweiternde Auslaßkammer 22
übergeht, die mit einem tangentialen Abfluß 23 versehen ist. In dem
Abströmraum 6 ist eine Drallbremse 11 aus geraden zylindrischen Rohren 15
und einen von diesem umgebenden Zentraldorn 17 angeordnet, von denen enge
Abströmspalte 16 begrenzt werden. Die Anströmkanten 19 der Rohre 15 sind
abgerundet und deren Abströmkanten 20 sind beidseitig zugeschärft. Die Rohre
15 sind unterschiedlich lang und derart ineinander angeordnet, daß sie und der
Zentraldorn 17 am Einlauf 12 der Drallbremse 11 einen flachen kegelförmigen
Trichter 8 bilden, an der Abströmseite jedoch in einer gemeinsamen
Radialebene enden. Die Stirnseite 10 des Stellkolbens 5 ist ebenfalls als
flacher Hohlkegel ausgebildet. Durch eine derartige Form des Einlaufs 12 der
Drallbremse 11 und der Stirnseite 10 des Stellkolbens 5 wird der Wirbelkern
des sich in der Wirbelkammer 3 ausbildenden Strömungswirbels stabilisiert.
Die Drallbremse 11 dient zur Reduzierung der Tangentialgeschwindigkeits
komponente der abströmenden Wirbelströmung aufgrund der Reibung an den
von den Rohren 15 gebildeten Begrenzungswänden der Abströmspalte 16.
Dadurch folgen die Stromlinien der Wirbelströmung in den Abströmspalten 16
einer Schraubenlinie, die stromabwärts zunehmend steiler wird. Die Rohre 15
und der Zentraldorn 17 werden von Haltestegen 21 gehalten, deren Profil
stromlinienförmig ist und die entsprechend der jeweiligen Steigung der
Straubenlinie im Winkel gegenüber der Achsrichtung der Drallbremse 11 an
gestellt sind. Bei der Ausführungsform aus Fig. 1 sind die Haltestege 21 in
zwei Umfangsreihen im in Strömungsrichtung gesehen dritten Viertel der Län
ge der Drallbremse 11 verteilt angeordnet. Die Länge der Drallbremse beträgt
im Ausführungsbeispiel etwa zwei Durchmesser des Abströmraumes 6.
Die das Ventil durchströmende Flüssigkeit erhält im Zuströmraum 2 einen
Vordrall und strömt durch die Ventilöffnungen 4 etwa tangential in die
Wirbelkammer 3 ein, wo die Ventilöffnungen 4 verlassenden Austritts
ströme von dem sich in der Wirbelkammer 3 bildenden Strömungswirbel
turbulenzfrei eingebunden werden. Die Tangentialgeschwindigkeitskomponente
der durch die Drallbremse 11 abströmenden Wirbelströmung wird in der
Drallbremse 11 stark abgebaut und in dem Diffusorteil der Auslaßkammer 22
weiter reduziert, bis sie aufgrund der tangentialen Anordnung des Abflusses
23 praktisch vollständig verschwunden ist.
Beispiele für mögliche Ausführungsformen von Drallbremsen sind aus den
Fig. 4 bis 8 ersichtlich. Die Ausführungsform aus Fig. 4 ist ähnlich zu
derjenigen aus Fig. 1, wobei sich jedoch die Rohre 15 stromabwärts mit
kleinem Öffnungswinkel diffusorartig erweitern. Nach Fig. 5 besteht die
Drallbremse 11 aus einer Mehrzahl von axial in engen Abständen voneinander
angeordneten Ringplatten 14, deren Außen- und Innendurchmesser in
Strömungsrichtung von Ringplatte zu Ringplatte kleiner werden. Das stromab
wärtige Ende dieser Drallbremse 11 wird von einem Endkegel 25 gebildet und
die Ringplatten 14 werden von an ihrem Außenumfang angreifenden
Haltestegen 26 zusammengehalten.
Bei der Ausführungsform aus Fig. 6 besteht die Drallbremse aus mehreren
gelochten Hohlkegeln 13, die sich in Strömungsrichtung verjüngen und axial
ineinandergreifen. Fig. 7 stellt eine Kombination von konzentrischen, unter
Ausbildung der Abströmplatte 16 radial im Abstand voneinander angeordneten
Rohren 15 mit einem gelochtem Hohlkegel 13 an der Abströmseite der
Rohre 15 dar, der sich in Strömungsrichtung verjüngt und in dem die Rohre
15 festgelegt sind. Bei der Ausführungsform der Drallbremse aus Fig. 8 sind
mehrere sich in Abströmrichtung verjüngende poröse Hohlkegel 13 vorgesehen,
deren Kegelwinkel in Abströmrichtung von Hohlkegel zu Hohlkegel kleiner
wird und die ineinander angeordnet sind.
Claims (17)
1. Durchfluß-Regelventil für ein flüssiges oder gasförmiges
Strömungsmedium, mit einem Hohlzylinder, welcher von einem
Zuströmraum umgeben ist und eine Wirbelkammer umgrenzt und
in welchem mehrere Ventilöffnungen ausgebildet sind, die
mittels eines Stellkörpers absperrbar sind und in die
Wirbelkammer im wesentlichen tangential einmünden, derart,
daß in der Wirbelkammer ein für die jeweilige Stellung des
Stellkörpers stationärer Strömungswirbel erzeugt wird, an
welchen die aus den Ventilöffnungen, von denen mehrere am
Umfang des Hohlzylinders verteilt angeordnet sind, in die
Wirbelkammer eintretenden Austrittsströme angelegt werden
und welcher in einen sich an die Wirbelkammer koaxial
anschließenden Abströmraum austritt, gekennzeichnet durch
die Kombination folgender, an sich bekannter Merkmale:
- a) der Zuströmraum (2) ist als mit einem tangentialen Einlauf (7) versehener Drallraum ausgebildet,
- b) der Hohlzylinder (1) ist als Lochzylinder ausgebildet, an welchem die von den Löchern gebildeten Ventilöffnungen (4) am Umfang und axial verteilt sind,
- c) der Stellkörper ist ein in dem Hohlzylinder (1) axial verschiebbarer Kolben (5), und
- d) die Ventilöffnungen (4) an ihrer Einlaufkante (8) trichterförmig abgerundet und verjüngen sich bis zu der Wirbelkammer (3) hin derart, daß ihr engster Querschnitt (9) an der Innenfläche des Hohlzylinders (1) liegt.
2. Durchfluß-Regelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Größe der Ventilöffnungen (4) und/oder deren Verteilung am Umfang des
Hohlzylinders (1) in Axialrichtung desselben unterschiedlich ist.
3. Durchfluß-Regelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Axialaustritt der Wirbelkammer (3) als Staudüse ausgebildet ist.
4. Durchfluß-Regelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die die Wirbelkammer (3) begrenzende Stirnseite (10) des
Stellkolbens (5) konkav, z.B. hohlkegelförmig, ausgebildet ist.
5. Durchfluß-Regelventil
nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Abströmraum (6)
eine sich axial erstreckende Drallbremse (11) angeordnet ist, deren Einlauf
(12) diffusorfrei ausgebildet ist und die aus mehreren als Rotationshohl
körper ausgebildeten, zu dem Abströmraum (6) konzentrischen Reibteilen
(13 bis 15) besteht, die miteinander wenigstens einen Abströmspalt (16) bil
den.
6. Durchfluß-Regelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reibteile als sich in Strömungsrichtung konisch verjüngende poröse oder
gelochte Hohlkegel (13) ausgebildet sind, die unter Ausbildung der Ab
strömspalte (16) ineinandergreifen.
7. Durchfluß-Regelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens eine Mehrzahl der Reibteile als in Radialebenen des Abström
raumes (6) verlaufende, im Abstand von dessen Wandung axial in engen
Abständen voneinander angeordnete Ringplatten (14) ausgebildet sind,
deren Innendurchmesser in Abströmrichtung von Ringplatte zu Ringplatte
kleiner wird.
8. Durchfluß-Regelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens eine Mehrzahl der Reibteile als ineinander radial im Abstand
voneinander angeordnete Rohre (15) um einen Zentraldorn (17) herum
ausgebildet sind.
9. Durchfluß-Regelventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rohre (15) am Einlauf (12) miteinander einen sich in Abströmrichtung
verjüngenden flachen Trichter (18) bilden.
10. Durchfluß-Regelventil nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Anströmkanten (19) der Reibteile abgerundet sind.
11. Durchfluß-Regelventil nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abströmkanten (20) der Reibteile angeschärft sind.
12. Durchfluß-Regelventil nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Abströmspalte (16) zwischen den Rohren (15) in ihrer
Spaltweite radial nach außen derart abnehmen, daß die Querschnittsfläche der
Spalte untereinander gleich sind.
13. Durchfluß-Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rohre (15) in dem Abströmraum (6) von radialen
Haltestegen (21) gehalten werden, die in der stromabwärtigen Hälfte der
Drallbremse (11), jedoch im Abstand von deren stromabwärtigem Ende an
geordnet sind.
14. Durchfluß-Regelventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Haltestege (21) ein stromlinienförmiges Profil haben, welches in einem
spitzen Winkel gegenüber der Axialrichtung angestellt ist.
15. Durchfluß-Regelventil nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß in den Rohrwänden flache Ringnuten ausgebildet sind.
16. Durchfluß-Regelventil nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Drallbremse (11) stromabwärts in eine sich diffusorartig
erweiternde Auslaßkammer (22) einmündet.
17. Durchfluß-Regelventil nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß stromabwärts der Drallbremse (11) eine Auslaßkammer (22)
mit tangentialem Abfluß (23) ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19873717128 DE3717128A1 (de) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Durchfluss-regelventil fuer ein fluessiges oder gasfoermiges stroemungsmedium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873717128 DE3717128A1 (de) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Durchfluss-regelventil fuer ein fluessiges oder gasfoermiges stroemungsmedium |
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Family Applications (1)
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DE19873717128 Granted DE3717128A1 (de) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Durchfluss-regelventil fuer ein fluessiges oder gasfoermiges stroemungsmedium |
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-
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