DE7025097U - Ventil. - Google Patents

Description

NATIONAL FORGE COMPANY, IRVINE, WARREN COUNTY, PA . , USA

VENTIL

Die Erfindung betrifft ein Strömungs-Einstellventil, insbesondere für hohe Drücke, bei dein eine Steuerstange innerhalb eines Zylinders gleitend eingesetzt ist, der eine Bohrung aufweist, deren Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser der Stange, so daß sich eine ringförmige Drossels^elle für durch den Zylinder strömende Fluide bildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Vorfahren zur Steuerung der Höhe der Druckabnahme von einem Druckbehälter.

Herkömmliche Ventile, wie beispielsweise Nadelventile sind einer starken Abnutzung und Erosion ihrer Stößel und Sitze unterworfen, wenn sie bei hohen Druckabfällen arbeiten. Dies liegt an den extrem hohen Geschwindigkeiten, den extrem kleineuiO'ffnungen und

kurzen 7/egen, längs denen der hohe Druckabfall auftritt. Das Ergebnis ist eine kurze Lebensdauer, insbesondere, wenn versucht wird, einen variablen Druck zu steuern. Ein Drosselventil ist diesen Mängeln nicht unterworfen, da der benötigte Druckabfall pro Längeneinheit des ringförmigen Durchlasses wesentlich geringer ist als bei herkömmlichen Nadelventilen.

Viele herkömmliche Drosselventile sind auf niedrige Drücke beschränkt, beispielsweise Ventile, die den Schraiermlttelfluß zu Lagern oder die Brennstoffzufuhr zu Maschinen steuern. Derartige Ventile haben an einem Ende des Zylinders eine Eingangsöffnung und am anderen Ende eine Auslaß-Öffnung. Die Steuerstange kann mittels einer Dichtung an einer Stelle eingesetzt werden, wo sie vom Zylinder weggezogen wird, so daß ein Entweichen des Fluids vermieden wird.

Wird eine unter hohem Druck stehende Fluidquelle an die Einlaßöffnung eines derartigen herkömmlichen Drosselventils angeschlossen, so wird entweder auf das E„de der Steuerstange, wenn diese vom Niederdrückende des Zylinders abgezogen wird, oder auf die Dichtung, wenn die Stange vom Hochdruckende des Zylinders abgezogen wird, eine Axialkraft ausgeübt. Im letzteren Fall ist es schwierig, eine Dichtung und Packung zu konstruieren und herzustellen, die derart hohe Drücke aushält, insbesondere wenn das Ventil klein ist. Im ersteren Fall kann die Axialkraft die Stange knicken oder verbiegen, wenn diese nicht hinreichend stark ist. Dadurch wird eine Stange mit gegenüber ihrer Länge großem Durchmesser notwendig, was der Forderung nach kleinen Ventilen zuwiderläuft. Ferner muß auch der Betätigungsmechanismus für die Steuerstange diese äußere Axialkraft aushalten können.

Das erfindungsgemäSe Fluidstrom-Einstellventil weist ein langgestrecktes hohles rohrförmlges Teil auf, das mit Einlaß- und Auslaßeinrichtungen versehen ist, sowie eine Steuerstange zur

7025337-1.12,71

ι ι

Einstellung des Fluiddurchsatzes an der Auslaß-Einrichtung. Es zeichnet sich dadurch aus, daß die Auslaßeinrichtung im Abstand voneinander liegende Auslaßöffnungen aufweist, zwischen denen ein durchgehender langgestreckter Fluidweg liegt, daß die Einlaß-Einrichtung mit dem Fluidweg an einem Punkt zwischen den Auslaßöffnungen in Verbindung steht, daß die Steuerstange einen Durchmesser aufweist, der geringer 1., als der des Durchlasses, so daß der Fluidstrom längs des Weges ring^ um die Steuerstange strömen kann, und daß eine von außen steuerbare Einrichtung vorgesehen ist, die die Steurstange in Längsrichtung des Weges bewegt, so daß das Verhältnis des Ströniungswlde rs tandes im Durchlaß zwischen der Einlaß-Einrich'iung und den jeweiligen Auslaßöffnungen gesteuert wird.

Da d?r hohe Druck auf einen Punkt zwischen den Zylinderenden wirkt, sind auf die Stange ausgeübt Kräfte ausgeglichen. Ferner kann eine an der Stange angebrachte Dichtung vorteilhafterv^Teiise am Niederdruckende des Zylinders liegen, wo die Dichtungsschwierigkelten vernachlässigbar sind. Somit braucht die Steuerstange nicht für Druckbelastungen ausgelegt zu weden und kann sehr dünn ausgeführt werden, auch für sehr kleine Hochdruckventile. Da keine Axialkräfte auf die Stange wirken, wird auch die Konstruktion eines Betätigung?gHedes für die Steuerstange bei tarart kleinen Ventilen vereinfacht.

Anhand der in der beigefügten Zeichnung beispielsweisen Ausführungsform wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
Figuren 1A und 1B zum Teil geschnittene Seltenansichten einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventils.

Das Ventil weist einen Zylinderaufbau 10 mit drei hohlen Rohrteilen 12, 14 und I6auf, von denen je ein Ende mit einem T-Stück 1b verbunden ist. Die Rohre 12 und 16 liegen zueinander um 180°

7025B97-M171

verdreht, das Rohr 14 liegt gegenüber den beiden Rohren 12 und 16 in einem Winkel von 90°. Eine gerade Bohrung 20 im T-Stück 18 bildet einen Durchfluß vom Ende des Rohrs 16 zum Ende des Rohrs 12. Die Längsachsen der Bohrung 20 und der Rohre 12 und 16 bilden eine gerade Linie. Eine Bohrung 22 im T-Stück 1Ö schließt sich im rechten Winkel an die Bohrung 20 an und bildet einen Durchfluß vom Ende des Rohrs 14 zur Bohrung 20 und somit zu den Enden der Rohre 12 und 16.

Das Auslaßende des Rohrs 12 ist an ein L-Stück 24 angeschlossen. An das eine Ende des L-3tücks 24 ist ein Rohr 28 und das andere Ende an eine Auslaßöffnung 30 angeschlossen. Eine Bohrung 26 im L-Stück 24 bildet einen rluiddurchiai? zwischen einer Auslaßöffnung des Rohrs 12 und dem Ende der Leitung 28, die an das L-Stück 24 angeschlossen ist.

Das Auslaßende des Rohrs 16 ist an ein T-Stück 32 angeschlossen. Eine gerade Bohrung 34 erstreckt sich voll durch das X-StUCk 32 und bildet einen Pluiddurchlaß zwischen einer Auslaßöffnung des Rohrs 16 und einer Öffnung 36 im T-Stück 32, direkt gegenüber dem Ende des Rohrs 16. Die Längsachse der Bohrung 34 fluchtet mit den Längsachsen der Rohre 12 und 16 und der Bohrung 20 im T-Stück 18, so daß diese Achsen sämtlich eine gerade Haie bilden.

An das eine Ende des T-Stücks 32 ist eine Leitung 40 und an das andere Ende die Auslaßöffnung 30 angeschlossen. Eine Bohrung 38 im T-Stück 32 schließt sich an die Bohrung 34 im rechten Winkel an und bildet einen Pluiddurchlaß zum Ende der Leitung 40.

Die Enden der Rohre 12, 14 und 16 sind konisch und mit Hülsen 56 mit Linksgewinde versehen. Die Hülsen 56 sitzen gleitend in Bohrungen 58 in Überwurfmuttern 60. Die Überwurfmuttern 60 sind mit Rechtsgewinde versehen und in die jeweiligen T- und

7025197-Mi 71

Τ,-St.iisTlTfi fresnhrRubt, Die Überwurf mat tern 6θ liefen secen die Hülsen 56 an und drücken die Enden der Rohre 12, 14 und 16 in konische Sitze 62 in d^n jeweiligen T- und L-Stücken, wodurch sich Fluiddichtungen ergeben. Die T- und L-StUcke besitzen Bohrungen 64 (die in den Figuren in die Zeichenebene hineulaufen), die von der äußersten Kante des konischen Sitzes 62 zu den Außenflächen der Stücke verlaufen, so daß durch aus den konischen iCnden der Rohre 12, 14 und 16 leckendes Fluid keine Axialkraft auf die Hülsen 56 und die Überwurfmuttern 60 ausgeübt wi ;. Die Leitungen 28 und 40 sind durch Schraubadapter 70 mit α Stücken 24 bzw. 32 verbunden.

Eine Steuerstange 42 !steinern Ende mittels einer Feststellschraube 44 in einem Ankerteil 46 befestigt. Das Ankerteil 6.6 ist an einem Ende einer Kolbenstange 48 befestigt, die gleitend Innerhalb eines Luftzylinders 50 sitzt. Die axiale Stellung der Stange £2 kann durch Änderung des Luftdruckes im Zylinder 50 gesteuert werden.

Die Steurstange 42 1st in Längsrichtung in ein Rohr 52 und eine Gummimanschette 54 sowie die Bohrung 34 im T-Stück 32 eingesetzt. Die Gummimanschette 54 liegt bündig an der Steuerstange 42 an. Das «ohr 52 besitzt den gleichen Aufbau wie die Rohre 12, 14 und 16, wird jedoch nur zur Lagerung und Einstellung der Steuerstange 42 verwendet. Ein JSnde des Rohrs 52 ist mit einer Hülse 57 mit Linksgewinde versehen, die gleitend in einer Bohrung 59 in einer überwurfmutter 6"! liegt. Das Rohr 52 besitzt etwa die gleiche Länge wie die überwurfmutter 61 . Die überwurfmutter 61 ist in die Öffnung 36 im T-Stück 32 geschraubt uxxd bildet zusammen mit der Gummimanschette 54 in der öffnung 36 eine Dichtung, so daß kein Fluid aus dem T-Stück 32 ausfließen kann.

Die Steuerstange 42 kann in Längsrichtung durch das Rohr 52_t _ die Bohrung 34, das Rohr 16, die Bohrung 20 und das Rohr 12 verlaufen oder in einer beliebigen Zwischenstellung liegen. Ist

7025S97-i.i2.7i

die Steuerstange 42 voll eingeschoben, so sind die ringförn». en Drosselstellen in den Rohrteilen 12 und 16 am stärksten gedrosselt und der Fluiddurchsatz durch die Rohrteile 12 und 16 ist am geringsten. Ist die Steuerstange 42 voll herausgezogen, so ist der Fluidstrom am größten. Bei der bevorzugten Ausführungsfoi-m wird die Stellung der Steuerstange 42 zwischen der voll eingeschobenen und einer herausgezogenen Stellung so variiert, daß das Ende der Steuerstange 42 an der Verbindung der Bohrungen 20 und 22 liegt. Im Betrieb ist das andere Ende des Rohrteils 14 an einen nicht gezeigten Behälter angeschlossen, der ein unter hohem Druck Stehendes Fluid enthält. Strömt das Fluid durch den Ventilaufbau 10, so fällt der Druck im Behälter, der Druckabfall im Einstellventil fällt und der Ventildurchsatz wird geringer. Somit nimmt, der Druckabfall im Druckbehälter ab. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Steuerstange 42 langsam herausgezogen, so daß die Länge der ringförmigen Fluiddrosseiung im Rohrteil 12 abnimmt. Mit Abnahme der Länge der ringförmigen Drosselung steigt der Strom im ilohrteil 12, so daß der auftretende Druckabfall im /entilaufbau 10 aufrechter- halten wird. Die Stange 42 wird so schnell zurückgezogen, daß die Druckabnahme im Behälter konstart bleibt.

Der Rohraufbau 10 ist mittels Schellen 68, die rings um die Rohre 12 und 16 anliegen, an einem starren Teil 66 befestigt. Der Luftzylinder 50 ist ebenfalls an dem starren Teil 66 befestigt.

Bei weiteren AusfUh.rungsf ormen des erf indungsge laßen Ventile bestehen die Stange 42 und die Rohre 2 und 16 aus einem Material, das druck- und zugfest, Jedoch flexibel ist. Bei einer derartigen AusfUhrungsform besteht das Material aus nichtrostendem Stahl. Dabei bilden die Längsachsen der Rohre 12 und 16, der Bonrungen 12 und 34 und die Steuerstange 42 nicht notwendigerweise eine

gerade Linie, sondern können ebenso entsp·ν ■ --r >?^-:u-^ji-3ic konstruktiven Auf bau des Ventils eine gekrü.r-' .-· ^)I. Idsn. In einigen Ausführungsformen liegen die Achsen cUⁱr --L-t-ü^rstrng 42 und der Rohre 12 und 16 sowie der Bohrungen 20 und 34- nlc.at koaxial, obwohl die Stange innerhalb der jeweiligen Rohre unc Bohrungen liegt.

Bei weiteren Ausführungsformen ist der Zylinderaufbau 10 als Einzelteil gegossen und die Fluiddurchlässe sind gebohrt.

7025i97-i.iZ7i

Claims (3)

Betr.; Gebrauchsmusteranmeldung G 70 25 097.4 National Forge Company Schutzansprüche

1. Fluidstrom-Einstellventil mit einem langen Rohr mit einem Einlaß und Auslaß und einer Steuerstange zur Einstellung des Fluxddurchsatzes an der Auslaßeinrichtung, dadurch

i| gekennzeichnet, daß der Auslaß im Abstand

voneinander liegende Auslaßöffnungen aufweist, zwischen

F. denen ein durchgehender langgestreckter Fluiddurchlaß

gebildet ist, der Einlaß mit dem Fluiddurchlaß an einer Stelle zwischen den Auslaßöffnungen in Verbindung steht, die Steuerstange (42) einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als der des Durchlasses, und außen Einrichtungen (46, 48, 50) zur Bewegung der Steuerstange längs des Durchlasses angebracht sind. /

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Steuerstange (42) außerhalb des Rohrteils (32) und das andere Ende innerhalb des Durchlasses liegt. /

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerstange (42) zwischen einer ersten Stellung, in der sie sich im we£>entlichen durch die gesamte Länge des Pluiddurchlasses zwischen den Auslaßöffnungen erstreck;-., und einer zweiten Stellung.,

in der die Steuerstange sich zwischen einer der Auslaßöffnungen und der Zwischenstellung erstreckt, beweglich ist.

7025897-11171