DK167629B1 - Kugletoldventil - Google Patents

Description

i

Opfindelsen angår en ventil af den i krav l's indledning angivne art.

DK 167629 B1 o

Ved regulering af fluidumstrømning har det vist sig hen-5 sigtsmæssigt at anvende sædvanlige kugletoldventil er, der omfatter to drøvlesteder i serie med et fast rumfang indesluttet mellem dem. Under driftsforhold med høje tryk opstår der imidlertid i sådanne drøvlesteder høje strømningshastigheder, der skyldes områder med små strøm-10 ningstværsnit og ubetydelig udstrækning i strømningsretningen, hvad der kan frembringe kavitation og kraftig støj.

Den mest kritiske del af indstillingsbevægelsen er den del, hvor det første frie strømningstværsnit åbnes, især mod udløbssiden. I denne stilling bør den frilagte strøm-15 ningsvej yde en stor strømningsmodstand, selv ved små gennemstrømningsmængder .

Ventiler af den indledningsvis nævnte art er kendt for deres dæmpende virkning. F.eks. er der i EP-A-0 043 188 beskrevet 20 en kugletoldventil med en boring i kugletolden, idet gennemstrømningskanalerne udgøres af spalter, der er dannet mellem dæmpningsplader, der er permanent fastgjort med indbyrdes afstand og indbyrdes parallelle i boringen i kugletolden, idet de er således anbragt og udformet, at fluidum-25 strømningsvejen gennem ventilen forlænges, og antallet af strømningsretningsskift forøges, når ventilen føres til lukkestillingen, og omvendt, for derved at opnå en dæmpningsvirkning på den gennem en ventil passerende fluidumstrøm. En første og en anden gruppe kanaler er således ud-30 formet og indrettet, at samtlige kanaler tilhørende den første gruppe har kanaler tilhørende den anden gruppe på hver side. Kanalerne er således anbragt skiftevis gennem hele ventillegemet. To tilstødende kanaler står i indbyrdes forbindelse under lukke- og åbneforløbet gennem de to kalot-35 formede rum mellem ventilhuset og ventillegemet på begge sider af sidstnævnte. I EP-A-0 166 375 er der beskrevet en kugletoldventil for fluidum, der er udformet med henblik på

Ulv 10/0^9 D I

0 2 nedsættelse af støjen, og hvori fluidumstrømmen opdeles i enkelte del-strømme, idet ventilen omfatter dempningsor-ganer i form af statiske blandeorganer, der er anbragt i kugletoldens bund.

5

Det er opfindelsens formål at anvise udformningen af en ventil af den indledningsvis nævnte art, hvor de nævnte ulemper med kavitation og kraftig støj undgås ved hjælp af enkle og effektive midler, og dette formål opnås ved en 10 ventil, der ifølge opfindelsen tillige udviser de i krav l's kendetegnende del angivne træk. De i ventil legemet udformede kanaler virker sammen med det ringformede rum, som i større eller mindre grad indgår i strømningsvejen gennem kanalerne, afhængigt af ventillegemets stilling mere 15 eller mindre drøvlende, og bevirker derfor en betydelig forlængelse af drøvleområderne i strømningsretningen, hvorved trykfaldet fordeles over et større område, og risikoen for kavitation og støj formindskes væsentligt.

20 Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 er et længdesnit gennem en ventil ifølge en første udføreIsesform for opfindelsen, 25 fig. 2 er et snit efter linien II-II gennem det i fig. 1 viste ventil legeme, fig. 3 er et længdesnit gennem ventil legemet med en åb-30 ningsvinkel ©t = 25°, fig. 4 er et til fig. 3 svarende snit, men med en åbningsvinkel = 45°, »g fig. 5 er også et til fig. 3 svarende snit, men med en åbnings vinkel cC = 56°, DK 167629 B1

O

3 fig. 6 er et snit efter linien VI-VI i fig. VII gennem en ventil ifølge en anden udførelsesform, og fig. 7 er et snit efter linien VII-VII i fig. 6.

5

Som vist i fig. 1 omfatter kugletoldventilen et ventilhus 1, hvori der er udformet et indløb 2 og et udløb 3, idet en kugletold 4 er drejeligt lejret i ventilhuset 1. Kugletolden 4 er tætnet imod et ringformet rum 5, der er udformet i 10 ventilhuset 1, ved hjælp af to ventilsæderinge 6. Ventilsæderingene 6 er fast forbundet med ventil huset 1 ved deres ydre omkreds, idet de ved deres indre omkreds har en fri-gang i forhold til ventil huset 1 med henblik på muliggørel-se af en eftergivende bevægelse af kugletolden 4.

15

Kugletolden 4, jf. fig. 1 og 2, kan drejes ved hjælp af en stang 7, der er stift fastgjort til kugletolden 4, og er udformet med to grupper gennemgående strømningskanaler 8 og 9. Strømningskanalerne 8 og 9, der har cirkelrundt tvær-20 snit, er fortrinsvis udformet med tværgående riller, f.eks. gevind. Grupperne af kanaler 8 og 9 er anbragt på begge sider af diametralpi anet, idet kanalerne 8 har mindre diameter end kanalerne 9. Kugletolden 4 omfatter endvidere to glatte strømningskanaler 10 med større diameter, der er 25 anbragt i det nævnte plan. Når ventilen er lukket, ender samtlige kanaler i det ringformede rum 5. Når ventilen på 30 den anden side er åben, jf. fig. 1, ender kanalerne i indløbet 2 henholdsvis udløbet 3.

30 Ventilens virkemåde skal nu forklares ved hjælp af fig. 3-5, hvoraf fig. 3 viser kugletolden 4 indstillet med åbningsvinkelen ri. = 25°. I dette tilfælde er kun et lille antal kanaler 8 henholdsvis 9 åbne. Fluidets hovedsagelige strømningsvej er afmærket med pile. Således strømmer flui-35 det gennem et første drøvlested i form af kanalerne 8 ind i det ringformede rum og omkring den halve omkreds for deref-

O

4 UK Ib/bZ» B l ter at strømme ud gennem et andet drøv lested i form af kanalerne 9. Kanalerne 8 har en lille diameter, der medfører en høj strømningsmodstand og som følge heraf et stort trykfald. De i kanalerne udformede riller bevirker en yder-5 ligere forøgelse af strømningsmodstanden og et yderligere trykfald samtidig med en lavere strømningshastighed. Ovenstående gælder også kanalerne 9, der imidlertid har en noget større diameter med henblik på formindskelse af strømningshastigheden og trykfaldet, hvorved risikoen for 10 kavitation er nedsat.

Fig. 4 viser kugletolden 4 med åbningsvinkelen cl = 45°, idet samtlige kanaler 8 er åbne og ender i indløbet 2 og rummet 5, og samtlige kanaler 9 også er åbne, men ender i 15 rummet 5 og udløbet 3. Dette betyder, at en fuld strømning med maksimalt trykfald kan passere ventilen.

Når ventilen som vist i fig. 5 åbnes mere end 45°, kan en del af fluidet strømme direkte fra indløbet til udløbet, og 20 denne andel af fluidet vokser, når ventilens åbningsgrad forøges. Samtidigt åbnes kanalerne 10 for direkte fluidumstrømning fra indløbet 2 til udløbet 3, hvad der formindsker trykfaldet over ventilen.

25 Når ventilen åbnes fra 0 til 45°, vil strømningen således stige til sit maksimum under opretholdelse af et højt trykfald. Ved fortsat åbning af ventilen formindskes trykfaldet successivt til et minimum ved en åbningsvinkel på 90°, idet der nu er direkte strømning i samtlige kanaler.

30

Fig. 6 og 7 viser et andet udførelseseksempel, hvori kugletolden 4 er uddrejet eller udboret og forsynet med en cylindrisk indsats 11. Indsatsen 11 omfatter et antal koncentriske og med indbyrdes afstand anbragte rørbøsninger 12 med bøl-35 gebøsninger 13 anbragt i mellemrummene. På denne måde dannes

O

5 DK 167629 B1 zig-zag-formede strømningskanaler 14, der står i fluidum-forbindelse med strømningskanaler 15 med cirkelrundt tværsnit, der er udformet i kugletolden 4. Fluidumforbindelsen er fortrinsvis således udformet, at hver strømningskanal 15 5 kan ende i to særskilte kanaler 14.

Denne udførelsesform for ventilen fungerer på samme måde som beskrevet ovenfor for den første udførelsesforms vedkommende, men muliggør opnåelse af et endnu højere trykfald 10 uden risiko for kavitation.

15 20 25 30 35

Claims (6)

1. Ventil af den art, der omfatter a) et ventilhus (1) med et indløb (2) og et udløb (3) for 5 fluidum, og b) et kugleformet ventillegeme (4), der er drejeligt lejret i ventilhuset (1) mellem indløbet (2) og udløbet (3) og tætnet mod ventilhuset, hvilket ventillegeme er udformet med gennemgående fluidumstrømningskanaler (8-10; 14, 15), 10 hvori hver kanals gennemstrømningstværsnit er lille sammenlignet med gennemstrømningstværsnittet i indløbet (2) henholdsvis udløbet (3) og tilpasset til at bevirke en betydelig strømningsmodstand, og idet strømningskanalerne er således indrettet, at samtlige kanaler udmunder både i indløbet (2) 15 og udløbet (3), når ventilen er helt åben, kendetegnet ved, c) at der i ventilhuset (1) er udformet et ringformet rum (5), der omgiver ventillegemet (4) i alt væsentligt over dettes fulde omkreds, og 20 d) at gennemstrømningskanalerne (8-10; 14, 15) omfatter to grupper af kanaler (8,9; 15), der er således udformet og indrettet, at kanaler (8) tilhørende en første gruppe er beliggende på den ene side af et diametralt plan i ventillegemet (4) og udmunder i det ringformede rum (5) og indløbet 25 (2), når ventilen er åben, medens kanaler (9) tilhørende en anden gruppe, der er beliggende på den modsatte side af det nævnte plan, samtidigt udmunder i det ringformede rum (5) og udløbet (3).

2. Ventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de til den anden gruppe hørende gennemstrømningskanaler (9) har større gennemstrømningstværsnit end de til den første gruppe hørende gennemstrømningskanaler (8).

3. Ventil ifølge krav 2, kendetegnet ved, at de med forholdsvis små gennemstrømningstværsnit udformede DK 167629 B1 kanaler (8, 9) er udformet med tværgående riller med henblik på at forøge strømningsmodstanden.

4. Ventil ifølge et eller flere af kravene 1-3, k e n-5 detegnet ved, at gennemstrømningskanalerne omfatter to kanaler (10) med væsentligt større gennemstrømningstværsnit end de første og andre kanaler (8 henholdsvis 9), idet kanalerne (10) er anbragt diametralt i forhold til omdrejningsaksens plan. 10

5. Ventil ifølge krav 1, kendetegnet ved, at ventillegemet (4) har et cylindrisk hulrum med en indsats (11), der omfatter zig-zag-kanaler (14) i fluidumforbindelse med kanaler (15), der er udformet i ventillegemet (4). 15

6. Ventil ifølge krav 5, kendetegnet ved, at indsatsen (11) består af koncentriske, rørformede og med indbyrdes afstand anbragte organer (12) med bølgede indsatselementer (13) anbragt i mellemrummene. 20