DE4212743A1 - Vorrichtung zur geräuscharmen Drosselung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur geräusch­ armen Drosselung gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine derartige Vorrichtung, welche in ein Entspannungsventil integriert ist, ist aus der DE 27 28 697 C3 bekannt. Diese Vorrichtung gelangt in Rohrleitungen zur geräuscharmen Drosselung gas- bzw. dampfförmiger oder flüssiger Medien zum Einsatz und kann daher auch als Rohrleitungs-Drosselschall­ dämpfer bezeichnet werden. Die vorbekannte Vorrichtung enthält Siebplatten oder Drosselplatten mit im wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Strömungskanälen. Eine derartige Vorrichtung ist im allgemeinen für Druckverhält­ nisse von 4 : 1, maximal für 10 : 1, anwendbar. Eine Anpassung an die jeweiligen Betriebsverhältnisse ist nur in beschränktem Umfange möglich. Des weiteren besteht das Problem der Anfäl­ ligkeit hinsichtlich Ablagerungen aus dem Strömungsmedium sowie der mangelnden Eignung für Medien, welche hochreine Oberflächen erfordern. Dies gilt auch für solche Ausfüh­ rungen, bei welchen die Siebplatten oder Drosselplatten direkt hinter einem Drosselventil angeordnet sind oder in zweistufiger oder dreistufiger Ausführung in Verbindung mit entsprechenden konischen Rohrleitungs-Zwischenstücken ausge­ bildet sind. Vergleichbare Schwierigkeiten sind auch in Rohrleitungs-Schalldämpfern mit Viel-Loch-Zylindern mit radialer bzw. teilweise axialer Abströmung zu beachten. Ein weiteres Problem bekannter Rohrleitungs-Schalldämpfer ist die geringe Steifigkeit der verwendeten Strukturen, welche in nachteiliger Weise vom Medium zu Schwingungen angeregt werden, wodurch insbesondere bei hohem Differenzdruck die Dauerfestigkeit gemindert wird.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einfacher Montierbarkeit bzw. Demontierbarkeit den Einsatz für ein erhöhtes Druckverhältnis, und zwar insbeson­ dere 15 : 1, zu ermöglichen. Die Vorrichtung soll eine hohe Unempfindlichkeit hinsichtlich Fremdpartikeln aufweisen und nicht zu Ablagerungen neigen. Eine Anpaßbarkeit an die geforderten Einsatzbedingungen soll problemlos erreichbar sein und ferner soll bevorzugt die Drosselung mit partiell geringer Temperaturabsenkung erfolgen. Schließlich soll die Vorrichtung eine sehr steife Struktur aufweisen, um vor allem hohe Differenzdrücke ohne Gefährdung der Dauerfestigkeit bewältigen zu können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt nach den im kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die vorgeschlagene Vorrichtung zeichnet sich durch eine einfache Konstruktion und eine wesentlich erhöhte Wirtschaft­ lichkeit der Fertigung aus. Die austauschbaren Drosselringe weisen auf ihrer Außenfläche insbesondere symmetrisch ver­ teilte Drosselprofilteile auf und sind im Gehäuse funktions­ sicher mittels eines geteilten Halteringes und/oder einer Druckschraube festgelegt. Die Drosselringe werden zweckmäßig aus Feinguß hergestellt, wobei der konische Grundkörper sowie die Drosselprofilteile unbearbeitet bleiben. Lediglich die zylindrischen Umfangsflächen der einzelnen Drosselringe können bearbeitet werden, um diese problemlos ineinander zu fügen. Die Drosselprofilteile können wahlweise radial nach innen oder radial nach außen gerichtet sein, wobei die Stirnflächen der einzelnen Drosselprofilteile jeweils gemein­ sam auf einer inneren oder äußeren zylindrischen Mantelfläche liegen. Die Stirnflächen der genannten Drosselprofilteile liegen somit an der radialen Umfangsfläche des radial nach innen bzw. radial nach außen benachbart anschließenden Drosselringes an. Die Erweiterung des Strömungsquerschnittes im Bereich der Drosselringe erfolgt über vergleichsweise große Einzelöffnungen, welche sich aus den Abständen der einzelnen Drosselprofile auf dem insbesondere konisch verlau­ fenden Grundkörper des jeweiligen Drosselringes bilden. Ferner kann der Grundkörper zylindrisch verlaufen und die Drosselprofile weisen zweckmäßig eine gleiche oder in Strö­ mungsrichtung zunehmende Größe auf. Des weiteren sind in zweckmäßiger Weise die Abstände der Drosselteile untereinan­ der gleich oder zunehmend groß ausgebildet. Von besonderer Bedeutung ist, daß zwischen den Drosselprofilen Öffnungen unterschiedlicher Größe vorhanden sind, welche die Strömungs­ kanäle bilden. Hierbei bilden die kleineren Öffnungen Düsen, während die einen größeren Querschnitt aufweisenden Öffnungen kleine Verwirbelungskammern bilden. Schließlich kann die Querschnittsform der einzelnen Drosselprofile ohne Schwierig­ keiten den jeweiligen Anforderungen angepaßt werden, wobei trapezförmige ebenso wie dreieckförmige oder rechteckförmige Drosselprofile oder Kombinationen hiervon vorgesehen werden können.

Die Vorrichtung ermöglicht eine optimale Anpassung vor allem durch die Wahl der Durchmesser der einzelnen Drosselringe, deren Anzahl und/oder deren Länge. Die einzelnen Drosselringe sind koaxial zueinander angeordnet und weisen eine hohe Steifigkeit auf, so daß Schwingungen vermeiden werden und eine hohe Lebensdauer gewährleistet wird. Die Drosselringe weisen zur axialen Festlegung, zweckmäßig in der gleichen Radialebene, Ringbunde auf, welche den benachbarten Drossel­ ring bzw. ein zentrales Spannteil hintergreifen. Sämtliche Teile der Vorrichtung sind zerlegbar und im einzelnen derart ausgebildet, daß sie selbst höchsten Reinheitsanforderungen, die insbesondere in Anlagen mit gasförmigem Sauerstoff gelten, entsprechen. Eine nach den unterschiedlichen gelten­ den Vorschriften zu erfolgende Reinigung aller Teile sowie die volle Inspektionsfähigkeit der Oberflächendetails mittels Ultraviolett-Betrachtung ist problemlos möglich. Schließlich werden die Drosselringe, insbesondere nach Art eines Bau­ kastensystems, derart in ihren Abmessungen aufeinander abgestimmt, daß sie in unterschiedlicher Kombination mitein­ ander in unterschiedlich dimensionierten Vorrichtungen zum Einsatz gelangen können, wobei vor allem die Durchmesser und Länge der einzelnen Drosselringe nach einem gestuften System aufeinander abgestimmt sind.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand des in der Zeichnung gestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, ohne daß insoweit eine Einschränkung erfolgt. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt der Vorrichtung,

Fig. 2 eine Ansicht eines der Drosselringe in radialer Richtung,

Fig. 3-5 vergrößerte Detaildarstellungen anderer Drossel­ profilteile.

Gemäß Fig. 1 ist in einem Gehäuse 2 ein Satz aus mehreren austauschbaren Drosselringen 4 koaxial zur Längsachse 6 angeordnet. Es sind hier sechs in der gleichen Radialebene des Gehäuses liegende Drosselringe 4 vorhanden, doch kann im Rahmen der Erfindung auch eine andere Anzahl vorgegeben werden. Wie ersichtlich, weisen die Drosselringe 4 aufein­ ander abgestimmte Außen- und Innendurchmesser auf und sind zweckmäßig mit Schiebesitz ineinander geschoben. Durch Vorgabe der einzelnen aufeinander abgestimmten Durchmesser wird ebenso wie durch die axiale Länge und Anzahl eine optimale Anpassung an die jeweiligen Betriebsbedingungen ermöglicht.

Jeder Drosselring 4 enthält einen konischen Grundkörper 10 mit auf dem Umfang liegenden Drosselprofilteilen 12 und zwischen diesen Öffnungen 14 für das in Richtung des Pfeiles 16 einströmende Medium. Der jeweilige Grundkörper 10 besitzt eine hier durch gestrichelte Linien angedeutete, konische Mantelfläche 18, von welcher die Drosselprofilteile 12 radial abstehen. Auch in Umfangsrichtung liegen zwischen den einzel­ nen Drosselprofilteilen Öffnungen, wie es nachfolgend noch zu erläutern ist.

In einer alternativen Ausgestaltung können die Drosselringe auch zylindrische Grundkörper enthalten. Die Drosselprofil­ teile sowie die dazwischenliegenden Öffnungen sind in der Weise ausgebildet und angeordnet, daß eine Erweiterung des Strömungsquerschnittes vorhanden ist.

Das Gehäuse 2 enthält eine Eintrittsöffnung 20, deren Innen­ durchmesser kleiner ist als der einer Austrittsöffnung 22. Im Bereich der Eintrittsöffnung 20 weist das Gehäuse 2 zur Längsachse 6 gerichtete Stege 24 für ein Mittelteil 26 auf. Dieses Mittelteil 26 enthält auf seiner den Drosselringen 4 zugewandten Seite eine Sackbohrung 28, in welche eine Druck­ schraube 30 mit ihrem freien Ende eingreift. Die Druck­ schraube 30 durchdringt ein Spannteil 32 und ist in dessen Innengewinde 34 eingeschraubt. Das Spannteil 32 weist auf seiner der Austrittsöffnung 22 zugewandten Seite eine Ringnut 36 auf, in welche ein Ringbund 38 des umgebenden, radial innenliegenden Drosselringes 4 eingreift. Dieser innenlie­ gende Drosselring 4 wird seinerseits radial außen an den der Austrittsöffnung 22 nächstliegenden Drosselprofilteilen 12 vom radial nach innen gerichteten Ringbund des radial nach außen anschließenden weiteren Drosselringes 4 hintergriffen. Zwischen dem jeweiligen Ringbund und der in Richtung zur Längsachse 6 gegenüberliegenden Mantelfläche 18 des benach­ barten Drosselringes 4 ist ein Ringspalt 37 vorhanden, durch welchen das Strömungsmedium abströmen kann. Wie ersichtlich weisen sämtliche koaxial ineinander gesteckten Drosselringe 4 entsprechende Ringbunde auf, wobei die Drosselprofilteile des radial äußersten Drosselringes von einem Ringbund 39 eines Aufnahmeringes 40 hintergriffen werden. Die Festlegung des Aufnahmerings 40 in dem umgebenden Gehäuse 2 erfolgt mittels eines geteilten Halteringes 42, welcher in eine Umfangsnut 44 des Gehäuses eingesetzt ist. Bei der Montage liegt das Spannteil 32 zunächst an dem Mittelteil 26 des Gehäuses an, so daß die beiden Teile des Halteringes 42 in die Ringnut 44 eingesetzt werden können. Durch Drehen der Druckschraube 30 werden dann das Spannteil sowie die Drossel­ ringe 4 und der Aufnahmering 40 gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt. Ersichtlich erfolgt hierbei über die Druck­ schraube 30 und das Spannteil 32 eine axiale Verspannung bezüglich des Gehäuses 2. Zwecks Drehsicherung wird abschlie­ ßend durch die Druckschraube 30 und das Spannteil 32 eine Sicherungsschraube in radialer Richtung eingebracht, wie es mittels der strichpunktierten Linie 46 angedeutet ist.

Anstelle der vorstehend erläuterten Festlegung des Drossel­ ring-Pakets, kann dieses erfindungsgemäß zwischen Rohrlei­ tungsflanschen eingeklemmt oder im Austritt einer Regel­ armatur angeordnet sein. Des weiteren können die Stege, an deren Nabe bzw. Mittelteil das Drosselring-Paket abgestützt ist, auch auf der Austrittseite angeordnet sein, wobei anstelle der erläuterten Druckschraube eine auf Zug belastete Schraube entsprechend anzuordnen ist.

Fig. 2 zeigt eine radiale Ansicht des Drosselringes 4 mit konischer Mantelfläche 18 und radialen Drosselprofilteilen 12, welche in insgesamt sieben axial beabstandeten Radial­ ebenen 51 bis 57 angeordnet sind. Der Einfachheit halber sind nur einige dieser Drosselprofilteile 12 dargestellt. Die Drosselprofilteile 12 der einzelnen benachbarten Radialebenen sind zueinander versetzt derart angeordnet, daß in axialer Richtung und in Umfangsrichtung die relativ großen Öffnungen 14, 15 vorhanden sind, welche durchgehende Strömungskanäle von der Eintrittsseite 60 bis zur Austrittsseite 62 bilden. Von besonderer Bedeutung ist, daß die Öffnungen 15 kleiner als die Öffnungen 14 sind. Das Medium durchströmt nacheinan­ der die größeren Öffnungen 14 und die kleineren Öffnungen 15, welche somit in Strömungsrichtung einander abwechseln. Wichtig ist hierbei, daß die kleineren Öffnungen 15 als Düsen ausgebildet sind, während die im Vergleich mit den Düsen 15 größeren Öffnungen 14 kleine Verwirbelungskammern bilden. Die effektive Größe der einzelnen Öffnungen wird durch die Anordnung und Formgebung der radial abstehenden Drosselpro­ filteile 12 vorgegeben; des weiteren kann durch die konische Ausbildung des Grundkörpers den jeweiligen Anforderungen entsprochen werden. Gemäß der konischen Mantelfläche 18, deren Konusspitze der Eintrittsseite 60 zugewandt ist, wird die Querschnittserweiterung erreicht, wobei entsprechend den sieben Radialebenen eine Druckentspannung über sieben Stufen erfolgt. Die aus den Öffnungen 14, 15 bzw. Verwirbelungskam­ mern und Düsen gebildeten Strömungskanäle sind praktisch unempfindlich gegen eventuell im Strömungsmedium enthaltenen Partikeln und ferner sind Ablagerungen in den Öffnungen 14, 15 bzw. den Strömungskanälen nicht zu befürchten. Ein maxima­ les Druckverhältnis von 15 : 1 wird funktionssicher realisiert, wobei die Drosselung mit partiell geringer Temperaturabsen­ kung erfolgen kann. Entsprechend der Geometrie der Drossel­ profilteile, sowie der Vorgabe der Innen- bzw. Außendurchmes­ ser der einzelnen Drosselringe und schließlich deren Anzahl und Länge kann eine optimale Anpassung an die jeweiligen betrieblichen Anforderungen vorgenommen werden.

Die auf der konischen Mantelfläche 18 symmetrisch verteilt angeordneten Drosselprofilteile 12 weisen in radialer Rich­ tung gesehen jeweils einen im Prinzip trapezförmigen Quer­ schnitt derart auf, daß die kurzen Seitenflächen 64 der Eintrittsseite 60 und die längeren Seitenflächen 66 der Austrittsseite 62 jeweils zugewandt liegen. Die radialen Stirnflächen 68 sämtlicher Drosselprofilteile 12 liegen auf einer zylindrischen Mantelfläche 70 koaxial zur Längsachse 6. Die radialen Stirnflächen 68 liegen somit an der radial gegenüberliegenden und gleichfalls zylindrischen Umfangs­ fläche des benachbarten Drosselringes an. Nach der Herstel­ lung der insbesondere aus Feinguß bestehenden Drosselringe können die genannten zylindrischen Umfangs- bzw. Mantelflä­ chen problemlos auf Maß bearbeitet werden, während die konische Mantelfläche ebensowenig wie die Seiten- und Längs­ flächen der Drosselprofilteile 12 einer besonderen Bearbei­ tung unterliegen. Es gilt für die hier dargestellte Ausfüh­ rungsform mit radial nach außen gerichteten Drosselprofil­ teilen ebenso wie für eine alternative Ausführungsform mit radial nach innen gerichteten Drosselprofilteilen.

Sämtliche Flächen, welche die Strömungskanäle begrenzen, also die Mantelfläche 18 ebenso wie die Seitenflächen 64, 65 sowie die Längsflächen 66, 67 der Drosselprofilteile 12, sind, solange die einzelnen Drosselringe 4 noch nicht ineinander gesetzt sind, frei zugänglich. Die Herstellung und Bearbei­ tung dieser Flächen kann mit hoher Präzision erfolgen und eine Überprüfung ist problemlos möglich. Da die Drosselringe 4 sowie die zu deren Festlegung vorgesehenen Bauteile, und zwar die Druckschraube 30 mit dem Spannteil 32 ebenso wie der Aufnahmering 40 mit dem zweiteiligen Halteteil 44, ohne weiteres zerlegbar und in der erläuterten Weise gestaltet sind, wird selbst höchsten Reinheitsforderungen entsprochen, welche insbesondere in Anlagen für gasförmigen Sauerstoff gelten. Eine besonders wirtschaftliche Fertigung wird dadurch erreicht, daß die einzelnen Drosselringe 4 aus Feinguß hergestellt werden, wobei der konische oder zylindrische Grundkörper 10 sowie die einzelnen Drosselprofilteile 12 unbearbeitet bleiben. Eine entsprechend geltenden Vorschrif­ ten durchzuführende Reinigung sämtlicher Teile sowie eine vollständige Inspektion sämtlicher Oberflächendetails, insbesondere durch Ultraviolett-Betrachtung ist problemlos durchführbar.

Fig. 3-5 zeigen vergrößert und ausschnittsweise weitere Ausgestaltungen und Anordnungen der Drosselprofilteile 12, wobei ähnlich Fig. 2 links die Eintrittseite und rechts die Austrittseite sich befindet. Gemäß Fig. 3 weist jedes Dros­ selprofilteil einen dreieckförmigen Querschnitt auf. Gemäß Fig. 4 sind die Drosselprofilteile als Vierecke oder Recht­ ecke ausgebildet, deren Seitenflächen in Radialebenen sowie Axialebenen entsprechend angeordnet sind. Hingegen sind gemäß Fig. 5 die wiederum als Vier- oder Rechtecke ausgebildeten Drosselprofilteile schräg zur Längsachse 6 angeordnet. Bei diesen oder anderen Ausführungsformen oder Ausgestaltungen der Drosselprofilteile sind jeweils abwechselnd die größeren Öffnungen 14 als Verwirbelungskammern und kleinere Öffnungen 15 als Düsen zwischen den einzelnen Profilteilen 12 vorhan­ den.

Bezugszeichen

 2 Gehäuse
 4 Drosselring
 6 Längsachse
 8 Umfangsfläche
10 Grundkörper
12 Drosselprofilteil
14, 15 Öffnung
16 Pfeil
18 Mantelfläche
20 Eintrittsöffnung
22 Austrittsöffnung
24 Steg
26 Mittelteil
28 Sackbohrung
30 Druckschraube
32 Spannteil
34 Innengewinde
36 Ringnut
37 Ringspalt
38, 39 Ringbund
40 Aufnahmering
42 Haltering
44 Umfangsnut
46 Linie
51 bis 57 Radialebene
60 Eintrittsseite
62 Austrittsseite
64, 65 Seitenfläche
66, 67 Längsfläche
68 Stirnfläche
70 zylindrische Mantelfläche

Claims (12)

1. Vorrichtung zur geräuscharmen Drosselung eines gas- bzw. dampfförmigen oder flüssigen Mediums, insbesondere in Verbin­ dung mit einem vorgeschalteten Drosselventil, enthaltend ein Gehäuse mit Drosselelementen, welche Strömungskanäle für das Medium bilden, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) ein Satz mit wenigstens zwei Drosselringen (4) angeordnet ist, welche einen konischen oder zylindrischen Grundkörper (10) mit sich in radialer Richtung erstreckenden Drosselprofilteilen (12) aufweisen, wobei zwischen den Drosselprofilteilen (12) zur Bildung der Strömungskanäle Öffnungen (14, 15) vorhanden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die insbesondere koaxial ineinander gesetzten Drosselringe (4) jeweils einen sich radial erstreckenden Ringbund (38) aufweisen, mit welchem die zugeordneten Drosselprofilteile (12) des benachbarten Drosselrings (4) hintergriffen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die ersten Öffnungen (14) eine größere Querschnitts­ fläche als die zweiten Öffnungen (15) aufweisen, wobei die ersten Öffnungen (14) als Verwirbelungskammern und die zweiten Öffnungen (15) als Düsen ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten, kleineren Öffnungen (15) zwischen jeweils zwei benachbarten Drosselprofilteilen (12) angeordnet sind und/oder daß die größeren Öffnungen (14) zwischen mehr als zwei benachbarten Drosselprofilteilen (12) liegen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Satz der Drosselringe (4) auf einem zentralen Spannteil (32) angeordnet ist und/oder daß das Spannteil (32) mittels einer Schraube (30) bezüglich des Gehäuses (2) abgestützt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (30), welche bevorzugt als Druckschraube ausge­ bildet ist, mit einem Gewinde (34) in das Spannteil (32) ein­ greift und mit ihrem freien Ende auf einem Mittelteil (26) abgestützt ist, welches über wenigstens einen Steg (24) mit dem Gehäuse (2) verbunden ist, und/oder daß das Spannteil (32) eine außenliegende Ringnut (36) für den radial nach innen gerichteten Ringbund (38) des innersten Drosselringes (4) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der äußerste Drosselring (4) von einem Aufnahmering (40) umgeben ist, welcher mittels eines insbe­ sondere zweiteiligen Halteteils (44) und über eine Ringnut (42) im Gehäuse (2) festgelegt ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Drosselring (4) auf der konischen oder zylindrischen Mantelfläche (18) des Grundkörpers (10) bevorzugt symmetrisch in unterschiedlichen Radialebenen (51 bis 57) gleichmäßig oder mit zunehmend großem Abstand ver­ teilt angeordnete Drosselprofilteile (12) besitzt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselprofilteile (12) im wesent­ lichen trapezförmige Querschnittsflächen aufweisen, wobei die der Eintrittsseite (60) zugewandten Seitenflächen (64) kleiner sind als die der Austrittsseite (62) zugewandten Seitenflächen (65).

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselprofilteile (12) untereinander die gleiche oder in Strömungsrichtung (16) eine zunehmende Größe aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (68) der Drosselprofil­ teile (12) auf einer gemeinsamen zylindrischen Mantelfläche (70) liegen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselringe (4) aus Feinguß beste­ hen, wobei die konische Mantelfläche (18) des Grundkörpers (10) sowie die Seitenflächen (64, 65) und die Längsflächen (66, 67) der Drosselprofilteile (12) unbearbeitet sind.