DE10246916B3

DE10246916B3 - Mehrstufige Drossel eines fließenden Mediums

Info

Publication number: DE10246916B3
Application number: DE10246916A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.-Ing. Nestler; Matthias Dipl.-Ing. Wangemann
Original assignee: Holter Regelarmaturen GmbH and Co KG
Current assignee: Holter Regelarmaturen GmbH and Co KG
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2022-10-09

Abstract

Mehrstufige Stelldrossel, mit mindestens einer Drosselstufe, deren Druckgefälle geregelt wird, mit einem Regelsitz (16, 17, 18, 19, 34, 40), einem Regelkegel (26, 26', 28, 28', 41) und/oder Stellkegel (38), einem Stellkörper (52) und/oder einem Stellkolben (27, 27', 29, 29'), wobei die Regelung des Druckgefälles durch eine Verstellung des Regelkegels (26, 26', 28, 28', 41) in Abhängigkeit vom Druckgefälle der Drosselstufe und vom Zulauf- und/oder Ablaufdruck der Stelldrossel (1) bestimmt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Drossel für eine Strömung eines bei einem hohen Druckgefälle fließenden Mediums mit mehreren zwischen einem Einlauf und einem Auslauf angeordneten, nacheinander durchströmten Drosselstufen, von denen mindestens eine ein Regelkegel/Regelsitzanordnung aufweist.

Es sind mehrstufige Drosseln mit an den kaskadierten Stufen jeweils zueinander fest eingestelltem Druckgefälleverhältnis bekannt, wobei das Druckgefälle zwischen den einzelnen Drosselstufen üblicherweise durch entsprechend ausgelegte Kegelwinkel gemäß einem vorgegebenen Druckverteilungsprofil eingestellt ist. Beispielsweise sind aus der DE 44 22 749 A1 mehrstufige Regelventile in Pumpenschutzarmaturen bekannt, die zum Beispiel zur Steuerung eines Bypassstromes eingesetzt werden. Hierbei wird ein Stellkörper mit für die einzelnen Drosselstufen darauf fest angebrachten Stellkegeln durch den Druck des durchfließenden Mediums axial verstellt, wodurch das Druckgefälle der einzelnen Drosselstufen entsprechend verändert wird. Nachteilig hierbei ist, dass sich bei den stromabliegenden Drosselstufen erhebliche Abweichungen von einer optimalen Druckverteilung ergeben. Somit ist ein sogenannter Kavitationsverschleiß in den letzten Drosselstufen nicht auszuschließen. In der Praxis bringen deshalb mehr als vier Drosselstufen keine Reduzierung des Verschleißproblems.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass nur der Sitz einer Drosselstufe exakt schließt. Dort liegt im geschlossenen Zustand der gesamte Hochdruck an, was insbesondere bei Beginn des Öffnens zu Abrasion führt.

In der DE 195 05 383 C1 ist weiterhin ein Mehrwegeventil für zwei Stromwege beschrieben, das in den einzelnen Stromwegen je eine Stelldrossel enthält, an denen der gesamte Betriebsdruck abfällt. Die Kegelsitze werden durch Federkraft schließend gegen die Kegel gepreßt, und eine extern aufgebrachte Steuerkraft verstellt die Steuerkegel gegen eine Federkraft, so daß die jeweils AUF-zustellenden Drosseln durch Nachrücken ihrer Kegelsitze bis zu einem Anschlag langsam öffnen und langsam schließen. Eine Stelldrosselkaskade gibt es nicht und demgemäß keine Druckverteilung auf einzelne Drosselstufen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs bezeichnete mehrstufige Drossel so zu verbessern, daß sich das gesamte Druckgefälle zwischen dem Ein- und dem Auslauf auf die einzelnen Drosselstufen selbsttätig intern so geregelt verteilt, dass bei jeder jeweiligen Drosseleinstellung ein vorgegebenes Druckverteilungsprofil besteht und daß auch in der Schließstellung die einzelnen Drosselstufen in ihren Sitzen exakt schließend das Druckverteilungsprofil herstellen, so daß Kavitationsschäden vermieden werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mindestens eine der Regelkegel/Regelsitzanordnungen unabhängig von den übrigen verschieblich einstellbar ist und mit einer Stellzylinder/ Stellkolbenanordnung schließend wirkend verbunden ist, deren Hubraum über einen Steuerkanal mit dem Einlauf drückend oder mit dem Auslauf saugend hydraulisch verbunden ist, und dass zusammen mit einem Druckgefälle zwischen der betreffenden Drosselstufe und einem ihrem Hubraum zugeführten hydraulischen Druck eine betreffende Kolbenfläche gemäß einem vorgegebenen Drosselstufen-Druckgefälle dimensioniert ist.

In einem Ausführungsbeispiel sind bei einem vierstufigen Regelventil alle Drosselkegel aller Drosselstufen unabhängig voneinander axial verschiebbar. Die Regelkegel aller Drosselstufen sind so ausgelegt, dass ein dichtes Schließen der jeweiligen Drosselstufe möglich ist. Je nach zugeführter bzw. abgenommener Menge des durchströmenden Mediums stellen sich alle Regelkegel so ein, dass das Druckgefälle in den einzelnen Drosselstufen einem vorgegebenen Druckprofil entspricht. Alle Regelkegel sind mit einem Stellkolben verbunden. In einer weiteren Ausführung sind die Regelkegel einstöckig mit einem Stellkolben ausgeführt. In Abhängigkeit vom Druckgefälle einer Drosselstufe zum Zulauf- bzw. Ablaufdruck wird an den Kolbenflächen des Stellkolbens eine Gegenkraft zur Strömungskraft erzeugt, welche auf den Regelkegel eine Verstellkraft ausübt und ihn in die erforderliche Drosselstellung verstellt. Das Druckgefälle, das sich in dieser Stufe einstellen soll, ist durch die Geometrie konstruktiv festgelegt. Stimmt das theoretisch vorgegebene Druckgefälle mit dem Druckgefälle in dieser Drosselstufe überein, so ist die Korrekturkraft gleich Null. Treten Abweichungen durch nicht erfassbare Strömungseffekte auf, so sorgen die Regelkräfte für eine Korrektur. Diese Regelkräfte verschieben den Regelkegel dieser Drosselstufe innerhalb einer konstruktiv festgelegten Strecke axial soweit, bis dass das festgelegte Druckgefälle erreicht ist. Da dies auch für den geschlossenen Zustand wirksam ist, sind konstruktiv alle Regelkegel als dicht schließende Kegelsitzverbindungen mit definierter Sitzpressung realisiert.

In diesem Ausführungsbeispiel sind alle Regelkegel mit integriertem Stellkolben auf einem zentralen Führungskörper axial verschiebbar angeordnet. Die Stellkolben werden von weiteren Führungskörpern, die auf dem zentralen Führungskörper fest angebracht sind zu einem Teil umfasst und bilden mit den Stellkolbenflächen und dem zentralen Führungskörper jeweils einen Hubraum. Der zentrale Führungskörper besitzt zwei Steuerkanäle, von denen einer mit dem Zulaufdruck im Einlauf der Stelldrossel und der andere mit dem Ablaufdruck im Ablauf der Stelldrossel verbunden ist. Die Hubräume der Drosselstufen mit dem hohen Eingangsdruck sind mit dem Ablaufdruck, die der niedrigeren Drosselstufen mit dem Zulaufdruck bzw. mit dem Druck der höheren Drosselstufen verbunden. Dies ist erforderlich, um bei allen Drosselstufen die erforderlichen Stellkräfte besonders vorteilhaft mit möglichst einheitlichen Bauelementen aufzubringen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vierstufigen Stelldrossel ist besonders vorteilhaft und kostengünstig mit modularen Scheiben ausgeführt. Hierbei sind wechselweise Führungsmodule und Regelsitzmodule hintereinander angeordnet. Die Führungsmodule und die Regelsitzmodule weisen außen radial angeordnete Öffnungen auf, die im zusammengebauten Zustand die jeweiligen Steuerkanäle bilden. Das Führungsmodul bildet den Hubraum für den Stellkolben des Regelkegels und hat jeweils eine Steueröffnung zu einem Steuerkanal. Die Regelkegel besitzen weitere Führungskörper, mit denen sie in weiteren Führungsmodulen geführt werden.

Durch diese vorteilhafte modulare Aufbauweise entfällt ein zentraler Führungskörper.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist ein vierstufiges Regelventil dargestellt, welches in einer Pumpenschutzarmatur zur Steuerung des Bypassstromes eingesetzt wird. Hierbei sind drei Stellkegel und ein einzelner Regelkegel auf einem Führungskörper angeordnet der alle vier Kegel gemeinsam verstellt. Der Regelkegel befindet sich in der vierten Drosselstufe und ist unabhängig von den anderen Stellkegeln verstellbar. Die Stellkräfte des Regelkegels werden in Abhängigkeit vom Druckgefälle dieser vierten Drosselstufe und vom Ablaufdruck erzeugt. Der gemeinsame Führungskörper besitzt einen zentralen Steuerkanal, der hier jedoch nur mit dem Ablaufdruck verbunden ist und über eine Steueröffnung mit dem Hubraum des Regelkegels in Verbindung steht.

Diese Ausführung zeichnet sich besonders dadurch als vorteilhaft aus, dass die Abmessungen des gesamten Regelventiles nicht verändert sind und trotzdem mindestens zwei Drosselstufen dicht schließen.

Der Regelkegel ist im Inneren als Differenzkolben/ Differenzzylinder ausgebildet. Die Differenzfläche des Stellkolbendurchmessers und des Führungskörperdurchmessers erzeugt in Verbindung mit dem Druckgefälle dieser Drosselstufe zum Ablaufdruck eine Gegenkraft zur Strömungskraft, welche den Regelkegel verstellt. Diese Verstellung ist auch im geschlossenen Zustand wirksam, somit ist konstruktiv eine zweite dicht schließende Kegelsitzverbindung mit definierter Sitzpressung vorteilhaft realisierbar.

Eine andere Ausführungsform einer vierstufigen Stelldrossel ist so ausgelegt, dass die Regelkegel der zweiten und vierten Drosselstufe axial verstellbar sind, wobei in der ersten und dritten Drosselstufe Stellkegel vorhanden sind. Diese Stellkegel werden durch einen zentralen Stellkörper direkt betätigt und geben- insbesonders der Stellkegel der ersten Stufe- die Durchströmmenge vor. Die verschiebbaren Regelkegel der Drosselstufen zwei und vier sind axial verschiebbar und im Inneren als Differenzkolben/ Differenzzylinder ausgebildet. Zusammen mit der geometrischen Ausführung des zentralen Stellkörpers werden somit Hubräume erzeugt. Diese Hubräume sind über Steueröffnungen mit einem zentralen Steuerkanal innerhalb des zentralen Stellkörpers verbunden. Der Steuerkanal ist in dieser Ausführungsform mit dem Einlaufdruck der Stelldrossel beaufschlagt. Auch hier ist die Verstellung der Regelkegel im geschlossenen Zustand wirksam, somit sind konstruktiv diese Kegelsitzverbindungen mit definierter Sitzpressung realisierbar.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Stelldrossel gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Stelldrossel in modularer Bauweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Stelldrossel mit einem Regelkegel gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
4 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Stelldrossel gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches zwei Regelkegel aufweist.
In 1 wird ein Ausführungsbeispiel einer vierstufigen Stelldrossel 1 dargestellt. Mit den Pfeilen ist die Durchflussrichtung des Mediums von einem Einlauf 2 zu einem Auslauf 3 gekennzeichnet. Die Stelldrossel 1 besitzt einen Außenmantel, der vorzugsweise aus zylinderförmigen Distanzzargen 15 gebildet wird, und der zwischen zwei Distanzscheiben 6, 7 angeordnet ist. Die Distanzscheiben 6, 7 weisen Durchlauföffnungen 8, 9 auf und bilden jeweils einen Anschluss zu einem einlaufseitigen Flansch 4 und einem auslaufseitigen Flansch 5. Gleichzeitig bilden die Distanzscheiben 6, 7 eine Halterung für einen in der Längsachse der Stelldrossel 1 durchgehenden Führungskörper 10, der in nicht dargestellter Weise mit den Distanzscheiben 6, 7 fest und druckdicht verbunden ist.
Der Führungskörper 10 weist Steuerkanäle 11, 12 auf, die jeweils nur zu einer Seite geöffnet sind, wobei der Steuerkanal 11 zur Einlaufseite offen und der Steuerkanal 12 zur Auslaufseite offen ist. Somit ist der Steuerkanal 11 mit dem einlaufseitigen Druck des Mediums und der Steuerkanal 12 mit dem auslaufseitigen Druck des Mediums beaufschlagt.
Zwischen den Distanzzargen 15 sind zylinderförmige Distanzteile 20, die Durchlauföffnungen 21 aufweisen, und Regelsitze 16, 17 mittels Dichtungen 22 eingesetzt. Die Stelldrossel 1 ist zwischen den Flanschen 4, 5 mittels nicht gezeigter Befestigungsmittel fest und druckdicht angeordnet.
Die Regelsitze 16, 17, 18, 19 sind ringförmig mit einer durchgehenden Öffnung ausgebildet, die einseitig einen Einlaufkonus und auslaufseitig eine umlaufende Dichtfläche 32 aufweist.
Die Dichtflächen 32 korrespondieren zu Dichtflächen 31, die Bestandteil von Regelkegeln 26, 28 sind. Die Dichtflächen 31, 32 sind beispielsweise als dicht schließende Kegelsitzverbindungen mit einer definierten Sitzpressung ausgestaltet. Die Regelkegel 26, 28 bestehen jeweils aus einem Kegelansatz und einem Stellkolben 27, 29 die zusammen in vorteilhafter Weise einstöckig ausgebildet sind. Sie weisen eine durchgehende Öffnung mit einem Querschnitt, der dem des Führungskörpers 10 entspricht, in ihrer Längsachse auf, womit sie auf dem Führungskörper 10 axial beweglich aufgebracht und mittels Dichtung 30 abgedichtet sind.
Die Stellkolben 27 sind jeweils von einem Führungskörper 23 umschlossen und gegen diesen mittels Dichtung 25 abgedichtet.
Die Führungskörper 23 besitzen eine durchgehende Öffnung in ihrer Längsachse. Diese Öffnung entspricht in ihrem Querschnitt in einem bestimmten Bereich der Längsachse dem Querschnitt des Führungskörpers 10. In diesem Bereich ist der Führungskörper 23 in nicht dargestellter Weise auf dem Führungskörper 10 fest und mit einer Dichtung 24 dicht aufgebracht. Der weitere Verlauf der Durchgangsöffnung des Führungskörpers 23 weist einen größeren Querschnitt korrespondierend zum Stellkolben 27 auf. Stellkolben 27 und Führungskörper 23 bilden somit einen Hubraum 42, innerhalb dessen der Stellkolben 27 axial verschiebbar ist. Die Stellkolben können auch mit einer Fase 54 versehen sein.
Die so gebildeten Hubräume 42 sind jeweils über Steueröffnungen 13, 14 mit den Steuerkanälen 11, 12 verbunden. Die Kolbenflächen der Stellkolben 27, 29 innerhalb der Hubräume 42 erzeugen in Verbindung mit dem Druckgefälle, welches am Regelkegel 26, 28 zwischen Einlauf- und Ablaufdruck entsteht, eine Gegenkraft zur Strömungskraft, welche den Regelkegel 26, 28 mit dem Stellkolben 27, 29 in eine geeignete Drosselstellung axial verstellt.
In diesem Ausführungsbeispiel werden die ersten zwei Regelkegel 26 einlaufseitig mit ihren Stellkolben 27 in den jeweiligen Hubräumen 42 über die Steueröffnungen 14 und den Steuerkanal 12 mit dem auslaufseitigem Druck beaufschlagt. Sie werden gegen die Strömungsrichtung ziehend verstellt. Die auslaufseitig gelegenen Regelkolben 28 mit ihren Stellkolben 29 sind spiegelbildlich zu den Regelkegeln 26 angeordnet und werden gegen die Strömungsrichtung drückend verstellt. Ihre Stellkolben 29 sind in den jeweiligen Hubräumen 42 über die Steueröffnungen 13 und den Steuerkanal 11 mit dem einlaufseitigen Druck verbunden.
Der oben beschriebene Regelvorgang trifft für jeden Regelkegel 26, 28 mit den zugehörigen Stellkolben 27, 29 zu. Diese Regelvorgänge geschehen unabhängig voneinander. Die Regelsitze 16, 17, 18, 19 und die dazugehörigen Regelkegel 26, 28 stellen jeweils eine Drosselstufe dar. Der Druck der sich in diesen Drosselstufen einstellen soll, ist durch die Geometrie der Bauteile konstruktiv festgelegt. Stimmt der theoretisch vorgegebene Druck mit dem Druck in dieser Stufe überein, so erfolgt keine Verstellung des jeweiligen Regelkegels 26, 28 mit den zugehörigen Stellkolben 27, 29.
Die Hubräume 42 der einlaufseitigen Drosselstufen sind mit dem Ablaufdruck, die der auslaufseitigen Druckstufen mit dem Einlaufdruck beaufschlagt. Dieses ist besonders vorteilhaft, da somit bei allen Drosselstufen die erforderlichen Stellkräfte mit möglichst einheitlichen Bauelementen ermöglicht werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vierstufigen Stelldrossel 1 zeigt 2. Hierbei ist der Aufbau der einzelnen Drosselstufen in besonders vorteilhafter Weise mit modularen Scheiben ausgeführt. Die Anordnung der modularen Scheiben erfolgt zwischen einem Flansch 4 im Einlauf 2 und einem Flansch 5 im Auslauf 3 mit nicht dargestellten Befestigungsmitteln.
Eine Drosselstufe wird jeweils aus drei modularen Scheiben gebildet, wobei ein Regelsitzmodul 34 von zwei Führungsmodulen 33, 33', 33" umgeben wird. Das Regelsitzmodul 34 besitzt wie in der Beschreibung von 1 aufgeführt eine umlaufende Dichtfläche 32, die jeweils zu einer Dichtfläche 31 der jeweiligen Regelkegel 26', 28' korrespondiert.
Die Regelkegel 26', 28' sind ebenfalls einstöckig mit ihren Stellkolben 27', 29' ausgeführt. Auf der gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Stellkolbens 27', 29' ist in gleicher Längsachse des Regelkegels ein vorzugsweise zylinderförmiger Führungskörper 37 angeordnet.
Die Führungsmodule 33, 33', 33" weisen radial angeordnete Durchlauföffnungen 51 auf. Im Zentrum der Scheibenmitte des Führungsmodules 33 ist der Hubraum 42 angeordnet, welcher in dieser Ausführung in der ersten Drosselstufe den Stellkolben 27' des Regelkegels 26' aufnimmt. In auslaufseitiger Verlängerung des Regelkegels 26' ist der Führungskörper 37 angeordnet. Dieser wird von dem nächsten Führungsmodul 33' mittels einer Durchgangsbohrung gelagert, wobei der Führungskörper 37 in den Hubraum 42 des zweiten Führungsmoduls 33' hineinragt.
Die Abdichtung der Stellkolben 27', 29' gegenüber dem Hubraum 42 erfolgt in dieser Ausführung mittels einer Dichtung 35, die sich auf dem Stellkolben 27', 29' in einer entsprechenden Nut befindet. Die Führungskörper 37 werden gegenüber den Führungsmodulen 33', 33" mittels einer Dichtung 36 abgedichtet.
Die Hubräume 42 sind durch entsprechende Steueröffnungen 13, 14 mit den jeweiligen Steuerkanälen 11, 12 verbunden. Die Steuerkanäle 11, 12 sind radial gegenüberliegend im Randbereich der modularen Scheiben angeordnet. Die Verbindung der Steuerkanäle 11, 12 mit dem Einlauf 2 bzw. Auslauf 3 erfolgt innerhalb der jeweiligen Flansche 4, 5 durch entsprechend angeordnete Öffnungen, so dass sie im zusammengebauten Zustand der Stelldrossel 1 mit den einzelnen Öffnungen der modularen Scheiben 33, 34 den jeweiligen Steuerkanal 11, 12 bilden.
Die Funktion der einzelnen Drosselstufen ist bereits unter 1 erläutert.
Die Führungsmodule 33, 33', 33" können entweder in zwei bzw. in drei verschiedenen Ausführungen ausgebildet sein. Hierbei zeigt das Führungsmodul 33 eine Ausführung mit einem geschlossenen Hubraum 42, wobei das Führungsmodul 33' einen Hubraum 42 mit einer Öffnung zur Lagerung des Führungskörpers 37 zeigt, und das Führungsmodul 33" anstelle eines Hubraums 42 nur eine Öffnung zum Lagern und Führen der Führungskörper 37 aufweist. Es ist denkbar, dass alle Führungsmodule aus dem Führungsmodul 33' bestehen können, wobei das mittlere Führungsmodul 33" jedoch zusätzlich benötigt wird. Die nicht benötigten Öffnungen der Hubräume 42 zur Lagerung der Führungskörper 37 an den Ein- und Auslaufseiten sind in diesem Falle durch geeignete Mittel druckdicht verschlossen, welches in 2 an der Verbindungslinie des Führungsmodules 33' und des Auslaufflansches 5 auf der Mittellinie angedeutet ist.
Zur Gewährleistung eines besonders kompakten vorteilhaften Aufbaues der Stelldrossel 1 können die Stellkolben 27', 29' mit Öffnungen 53 ausgebildet sein, die eine unabhängige Bewegung in Längsrichtung von Führungskörpern 37 und Stellkolben 27', 29' ungehindert ermöglichen, wie in 2 dargestellt ist.
3 zeigt ein vierstufiges Regelventil, welches in diesem Falle als Stelldrossel 1 in einer Pumpenschutzarmatur zur Steuerung des Bypassstromes eingesetzt ist. Ein axial beweglicher Stellkörper 52 ist fest mit drei Stellkegeln 38 verbunden. Diese drei Stellkegel 38 bilden zusammen mit Durchlauföffnungen 39 des Gehäuses der Stelldrossel 1 drei Drosselstufen. Eine vierte Drosselstufe wird durch einen Regelsitz 40 und einen Regelkegel 41 gebildet. Der Regelkegel 41 ist auf dem Ende des Stellkörpers 52 axial verschiebbar. Hierbei ist ein Hubraum 42 ausgebildet, der über eine Steueröffnung 50 mit einem Steuerkanal 44 verbunden ist, wobei Regelkegel 41 und Stellkolben einstöckig ausgeführt sind. Der Steuerkanal 44 befindet sich im hinteren Ende des Stellkörpers 52, der hier als ein Führungskörper 43 für den Regelkegel 41 ausgebildet ist und diesem eine axiale Bewegung in bestimmten Grenzen ermöglicht. Hierbei ist der Hubraum 42 mit dem Auslaufdruck über den Steuerkanal 44 beaufschlagt. Nimmt der Auslaufdruck infolge einer größeren Strömungsgeschwindigkeit ab, so wird der Regelkegel 41 gegen die Strömungsrichtung verstellt, bis der festgelegte Druck dieser vierten Drosselstufe erreicht ist.
Das Medium strömt durch den Einlauf 2 durch die vier Drosselstufen weiter durch Auslauföffnungen einer Führungs- und Lochplatte 45 in den Auslauf 3. Die Führungs- und Lochplatte 45 dient gleichzeitig als Lagerung für den Führungskörper 43 des Stellkörpers 52.
In diesem Ausführungsbeispiel wird nur der Regelkegel 41 durch Regelkräfte innerhalb einer konstruktiv festgelegten Strecke axial soweit verschoben, bis der festgelegte Druck dieser vierten Drosselstufe erreicht ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer vierstufigen Stelldrossel 1 zeigt 4. Hierbei sind zwei Regelkegel 41 und zwei Stellkegel 38 hintereinander auf einem Stellkörper 52 angeordnet, der innerhalb der Stelldrossel 1 in einer Führungs- und Lochplatte 45 gelagert und axial beweglich ist. Die Stellkegel 38 sind fest und dicht mit dem Führungskörper 10 verbunden. Die zwei Regelkegel 41 sind unabhängig voneinander und unabhängig von den Stellkegeln 38 axial in bestimmten Grenzen verstellbar. Die Regelkegel 41 und die Stellkegel 38 bilden zusammen mit den Regelsitzen 16, 17, 18, 19 vier Drosselstufen.
Der Stellkörper 52 weist einen Steuerkanal 11 auf, der im Einlauf 2 über eine Queröffnung 49 mit dem Einlaufdruck beaufschlagt wird. Der Stellkörper 52 ist im Bereich der Regelkegel 41 abgestuft und besitzt an diesen Stellen jeweils Steueröffnungen 50. Die Abstufungen des Stellkörpers 52 im Bereich der Regelkegel 41 bilden zusammen mit den Regelkegeln 41 jeweils einen Hubraum 42, der mit dem Einlaufdruck über den Steuerkanal 11 und die zugehörigen Steueröffnungen 50 beaufschlagt wird. Der Regelkegel 41 besitzt einen integrierten Stellkolben.
Die Regelkegel 41 sind somit axial gegenüber dem Führungskörper 10 in gewissen Grenzen verschiebbar und über Dichtungen 47, 48 gegenüber dem Führungskörper 10 abgedichtet. In vorteilhafter Weise werden hier die Regelsitze 16, 17, 18, 19 mittels Distanzringen 46 innerhalb eines Gehäuses in einfachster Weise zusammengesteckt, wobei das Gehäuse aus zwei Teilen besteht, die nachträglich zusammengeschweißt oder miteinander in ähnlicher Weise befestigt werden. Die Funktion ist bereits in den vorhergehenden Figuren beschrieben.
Die geregelte Verstellung der Regelkegel 26, 26', 28, 28' ist auch im geschlossenen Zustand der anderen Drosselstufen möglich. Somit sind konstruktiv weitere dicht schließende Kegelsitzverbindungen mit definierter Sitzpressung realisierbar. Eine Begrenzung der Verstellwege der Regelkegel 26, 26', 28, 28' erfolgt durch die jeweiligen Dichtflächen 31, 32 und durch Anschlag der Regelkegel 26, 26', 28, 28' an den Führungskörpern 23 und Führungsmodulen 33, 33', 33" . Die Regelkegel 41 werden ebenfalls durch die Dichtflächen, durch Absätze auf dem Führungskörper 52 (4) sowie durch Anschlag an der Führungs- und Lochplatte 45 in ihrem Verstellweg begrenzt.

1: Stelldrossel
2: Einlauf
3: Auslauf
4: Flansch
5: Flansch
6: Distanzscheibe
7: Distanzscheibe
8: Durchlauföffnung
9: Durchlauföffnung
10: Führungskörper
11: Steuerkanal (Einlauf druck)
12: Steuerkanal (Auslaufdruck)
13: Steueröffnung
14: Steueröffnung
15: Distanzzarge
16: Regelsitz (Stufe 1)

17: Regelsitz (Stufe 2)
18: Regelsitz (Stufe 3)
19: Regelsitz (Stufe 4)
20: Distanzteil
21: Durchlauföffnung
22: Dichtung
23: Führungskörper
24: Dichtung
25: Dichtung
26,26': Regelkegel
27,27'
: Stellkolben
28,28': Regelkegel
29,29': Stellkolben
30: Dichtung
31: Dichtfläche (Regelkegel)
32: Dichtfläche (Regelsitz)
33,33',33": Führungsmodul
34: Regelsitzmodul
35: Dichtung
36: Dichtung
37: Führungskörper
38: Stellkegel
39: Durchlauföffnung
40: Regelsitz
41: Regelkegel
42: Hubraum
43: Führungskörper
44: Steuerkanal
45: Führungs- und Lochplatte
46: Distanzbuchse
47: Dichtung
48: Dichtung
49: Queröffnung
50: Steueröffnung
51: Durchlauföffnung
52: Stellkörper
53: Öffnung
54: Fase

Claims

Mehrstufige Drossel für eine Strömung eines bei einem hohen Druckgefälle fließenden Mediums mit mehreren zwischen einem Einlauf (2) und einem Auslauf (3) angeordneten, nacheinander durchströmten Drosselstufen, von denen mindestens eine eine Regelkegel-Regelsitzanordnung (40, 41) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Regelkegel-Regelsitzanordnungen (40, 41) unabhängig von den übrigen verschieblich einstellbar ist und mit einer Stellzylinder-Stellkolbenanordnung (23, 27; 23, 29) schließend wirkend verbunden ist, deren Hubraum (42) über einen Steuerkanal (44) mit dem Einlauf (2) drückend oder mit dem Auslauf (3) saugend hydraulisch verbunden ist, und dass zusammen mit einem Druckgefälle zwischen der betreffenden Drosselstufe und einem ihrem Hubraum (42) zugeführten hydraulischen Druck eine betreffende Kolbenfläche eines Stellkolbens (27, 29) gemäß einem vorgegebenen Drosselstufen-Druckgefälle dimensioniert ist.
Mehrstufige Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliger Regelkegel (26, 28, 41) der Regelkegel/Regelsitzanordnung (,40, 41) mit dem Stellkolben (27, 29) auf einem Führungskörper (10, 43) oder auf einem Stellkörper (52) axial verstellbar angeordnet ist.
Mehrstufige Drossel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (27, 29) mit dem Führungskörper (10, 43) oder mit dem Stellkörper (52) den Hubraum (42) bildet.
Mehrstufige Drossel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkolben (27, 29) mit dem Führungskörper (10) und einem weiteren Führungskörper (23), welcher auf dem Führungskörper (10) fest angeordnet ist und den Stellkolben (27, 29) teilweise umschließt, den Hubraum (42) bildet.
Mehrstufige Drossel nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskörper (10, 43) einen oder mehrere Steuerkanäle (11, 12, 44) aufweist, die mit dem Zulauf- (2) oder dem Ablauf (3) verbunden sind, und jeweils über eine Verbindungsöffnung (13, 14, 50) mit dem jeweiligen Hubraum (42) verbunden sind.
Mehrstufige Drossel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Drosselstufen modular jeweils aus einem Führungsmodul (33, 33', 33"), einem Regelsitzmodul (34), einem Regelkegel (26', 28') mit einem Stellkolben (27', 29') und mit einem Führungskörper (37) ausgebildet ist.
Mehrstufige Drossel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Führungsmodule (33) den Hubraum (42) für den Stellkolben (27', 29'), Durchgangsöffnungen für die Führungskörper (37) der Regelkegel (26', 28') und Durchgangsöffnungen für die Führungskörper (37) aufweisen.
Mehrstufige Drossel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Regelsitzmodule (34) und die einzelnen Führungsmodule (33, 33', 33") axial hintereinander angeordnet sind und radial angeordnete Durchgangsbohrungen zur Bildung von Steuerkanälen (11, 12) aufweisen, und dass die Führungsmodule (33, 33') jeweils eine Verbindungsöffnung (13, 14) zwischen dem Hubraum (42) und jeweils einer der Durchgangsbohrungen der Steuerkanäle (11, 12) aufweist.
Mehrstufige Drossel nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkolben (27', 29') Öffnungen (53) für die Führungskörper (37) aufweisen.
Mehrstufige Drossel nach einem der Ansprüche 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubräume (42) der eingangsseitig angeordneten Regelkegel (26, 26') über die Steueröffnungen (14) und den Steuerkanal (12) mit dem Auslauf (3) verbunden sind, und dass die Hubräume (42) der ausgangsseitig angeordneten Regelkegel (28, 28') über die Steueröffnungen (13) und den Steuerkanal (11) mit Eingang (2) verbunden sind.
Mehrstufige Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die eingangsseitig gelegenen Regelkegel (26, 26') so ausgebildet sind, dass die mit ihnen verbundenen Stellkolben (27, 27') in einem Zulaufraum der jeweiligen Drosselstufe angeordnet sind, und dass die betreffenden Regelkegel (26, 26') gegen die Strömungskraft saugend verstellt werden.
Mehrstufige Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgangsseitig gelegenen Regelkegel (28, 28') so ausgebildet sind, dass die mit ihnen verbundenen Stellkolben (29, 29') in einem Ablaufraum der jeweiligen Drosselstufe angeordnet sind, und dass die betreffenden Regelkegel (28, 28') gegen die Strömungskraft drückend verstellt werden.
Mehrstufige Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Regelkegel (26, 26', 28, 28') so ausgelegt sind, dass die Regelung des Druckgefälles der jeweiligen Drosselstufe bei gleichen oder entsprechenden Verstellwegen der Regelkegel (26, 26', 28, 28') erzeugt wird.
Mehrstufige Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass alle Regelkegel (26, 26', 28, 28') in Verbindung mit den Regelsitzen (16, 17, 18, 19, 40) als dicht schließende Kegelsitzverbindung mit einer definierten Sitzpressung beaufschlagt ausgebildet sind.