DE29620122U1

DE29620122U1 - Drosselvorrichtung mit spiralförmigen Drosselleitungen

Info

Publication number: DE29620122U1
Application number: DE29620122U
Authority: DE
Original assignee: Karl Kuefner GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Kuefner GmbH and Co KG
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 1997-01-09
Anticipated expiration: 2006-11-20

Description

p/p7/bn

Karl Küfner KG Rossentalstr. 87-89

72444 Albstadt

Drosselvorrichtung mit spiralförmigen Drosselleitungen Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Drosselvorrichtung zum Drosseln eines strömenden Mediums, insbesondere zur Erzielung von kleinen Volumenströmen.

Stand der Technik

Um Flüssigkeiten oder Gase, die unter einem bestimmten Druck stehen, permanent und dosiert dem Verbrauch zuführen zu können, bedient man sich der verschiedensten Drosselsysteme. Bekannt sind Absperrhähne mit bestimmten Öffnungsbereichen, Absperrschieber, Hemmpakete aus verdichteten Vliesen, Düsen und Drosselbohrungen. Für kleine Volumenströme kommen Absperrplatten mit feinen Drosselbohrungen zum Einsatz.

Bei kleinsten Volumenströmen wird es immer schwieriger, die sehr kleinen, eng tolerierten Bohrungen wirtschaftlich einzubringen. Zusätzlich sind die bekannten Absperrplatten gegen äußere Einwirkungen sehr empfindlich.

Darstellung der Erfindung

Es ist daher die Aufgabe (Problem) der Erfindung, eine Drosselvorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, kleinste Volumenströme permanent und dosiert dem Verbrauch zuführen zu können, die jedoch mit geringem wirtschaftlichen Aufwand herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung zum Drosseln eines strömenden Mediums einen Drosselkörper umfaßt, der mindestens zwei Strömungskanäle mittels mindestens einer spiralförmigen Drosselleitung verbindet. Durch die spiralförmige Drosselleitung erreicht man auf kleinem Raum eine relativ große Drosselwegstrecke, mit besonders wirkungsvoller Erzielung eines kleinen Volumenstroms stromab der Drossel. Durch den langen Drosselweg und den intensiveren Kontakt des strömenden Mediums mit den Wandungen der engen Drosselgänge erfährt der Volumenstrom einen leichten Temperaturanstieg. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn instabile und versulzte Flüssigkeiten homogenisiert werden sollen. Der Drosseleffekt wird durch das Ausmaß der Querschnittsverengung bzw. erweiterung vor bzw. nach dem Drosselkörper, den Querschnitt und die Länge der Drosselleitung beeinflußt.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmige Drosselleitung an einer Außenfläche des Drosselkörpers angeordnet und an dieser im nicht eingebauten Zustand offen ist. Die Drosselleitung kann bei einer derartigen Ausgestaltung auf einfache und kostengünstige Weise in den Drosselkörper eingearbeitet werden. Die erfindungsgemäßen Drosselkörper ließen sich somit z.B. in großen Längen mit verschiedenen Standarddurchmessern herstellen, wobei die Drosselleitungen bereits aufgebracht sind. Es ist demzufolge möglich, einen

Volumenstrom effektiv auf sehr kleine Werte zu drosseln, ohne daß die Drosselkörper eine aufwendige Herstellung erfordern.

Der Querschnitt der Drosselleitung ist nach weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen im wesentlichen halbkreisförmig, rechteckförmig, trapezförmig, V-förmig, U-förmig oder ähnlicher Form. Ferner kann die Querschnittfläche der Drosselleitung in Strömungsrichtung entweder konstant sein, oder in Strömungsrichtung zu- oder abnehmen. Die Form und die Änderung der wirksamen Drosselquerschnittsfläche über die Länge der Drosselleitung ermöglicht es dem Fachmann, die Parameter der Drosselung entsprechend den Anforderungen der jeweiligen Anwendung zu gestalten. So ist es z.B. durch kontinuierliche Erweiterung der Drosselleitung in Strömungsrichtung möglich, einen plötzlichen Druckabfall in der Strömung beim Austritt aus dem Drosselkörper und somit beim Eintritt in den stromab der Drossel gelegenen Strömungskanal zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ebenfalls vor, daß der Drosselkörper in ein rohrförmiges Gehäuse eingesetzt und so befestigt ist, daß in den zwischen den spiralförmigen Drosselleitungen liegenden Bereichen die Außenfläche des Drosselkörpers am rohrförmigen Gehäuse dichtend anliegt. Das dichtende Anliegen des Drosselkörpers an dem Gehäuse in Verbindung mit der Drosselleitung, die offen an einer Außenfläche des Drosselkörpers angeordnet ist, bietet den Vorteil, einerseits auf kostengünstige Verfahren zur Herstellung der Drosselleitung zurückgreifen zu können, gewährt andererseits aber eine dicht geschlossene Drosselleitung zur Erzielung kleiner Volumenströme.

Zudem weist nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Drosselkörper an seiner

stromauf liegenden Seite und/oder seiner stromab liegenden Seite eine rinnenförmige Ausnehmung auf, in der die Enden der spiralförmigen Drosselleitung münden. Diese Ausnehmungen erleichtern dem strömenden Medium den Eintritt in und/oder den Austritt aus dem Drosselkörper, wodurch beispielsweise Kavitationseffekte durch lokales Unterschreiten des Dampfdruckes verhindert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich in einer weiteren Ausgestaltung dadurch aus, daß stromauf des Drosselkörpers ein Filterelement angeordnet ist. Mit der Vorschaltung eines Filters vor den Drosselkörper wird erzielt, daß mit dem zu drosselnden Medium strömende Verunreinigungen aufgefangen werden, um die Drosselleitungen freizuhalten.

Außerdem sind nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwei einen Teil der Strömungskanäle bildende, von einer Rohrverbindung zusammengehaltene Anschlußrohrstücke vorgesehen, von denen das eine Anschlußrohrstück mit einem Abschnitt erweiterten Innendurchmessers das Gehäuse für den Drosselkörper bildet. Die durch die Erweiterung des Innendurchmessers entstehende Wandstärkenreduzierung des rohrförmigen Gehäuses ermöglicht es in vorteilhafter Weise, den Drosselkörper in dem rohrförmigen Gehäuse so zu befestigen, wie unter "Wege zur Ausführung der Erfindung" beschrieben. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Filterelement zwischen dem Drosselkörper und der von dem Abschnitt erweiterten Innendurchmessers gebildeten Anlagefläche festgeklemmt. Zusätzlich ist es durch die Anschlußrohrstücke möglich, das rohrförmige Gehäuse als Ansatzstück für weitergehende Schlauchverbindungen auszugestalten, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung als Modul in verschiedensten Einsatzgebieten verwendet werden kann.

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Kurze Beschreibung der Erfindung

Anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele ist die Erfindung näher erläutert, wobei gleiche Bauteile und Einzelheiten in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung des Drosselkörpers, des Filterelementes und des rohrförmigen Gehäuses, alle entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Drosselkörper in zwei Ansichten dargestellt ist;

Fig. 2 verschiedene, bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drosselleitung;

Fig. 3 eine geschnittene Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform;

Fig. 4 die Anlage des Drosselkörpers an der Innenwand des rohrförmigen Gehäuses.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 illustriert beispielhaft einen Drosselkörper 1, ein Filterelement 5 und ein rohrförmiges Gehäuse 10, in dieser Ausführungsform als Teil eines ersten Anschlußrohrstückes 4.

Der Drosselkörper 1 weist eine Drosselleitung 2, mit Steigungswinkel &agr; und Steigung s, und zwei rinnenförmige Ausnehmungen 3 mit den Mündungen 6 der Drosselleitung 2 in diesen Ausnehmungen 3 auf. Die Drosselleitung 2 ist bei dem Drosselkörper 1 in allen Figuren eingängig und in rechtsgängiger Spiralform dargestellt, kann je nach

Anforderung jedoch auch mehrgängig und/oder in linksgängiger Spiralform ausgeführt sein.

Im Zentrum der Fig. 1 ist das Filterelement 5 dargestellt. Dieses Filterelement 5 beinhaltet vorteilhafterweise sowohl den eigentlichen Filterkörper, als auch einen Rahmen, in den der Filterkörper eingefaßt ist. Der Filterkörper kann beispielsweise aus einem Draht- oder einem Kunststoffsieb, der Rahmen aus einem Kunststoffgehäuse bestehen.

Zusätzlich ist in Fig. 1 links das auf den Durchmesser D3+ aufgebohrte, rohrförmige Gehäuse 10 dargestellt. Dieser Durchmesser D3+ sollte nach einer bevorzugten Ausführungsform geringfügig größer sein, als der Außendurchmesser D3- des Drosselkörpers 1, damit sich der Drosselkörper 1 im Schiebesitz - ohne Abrieb zu erzeugen - leicht in die Bohrung D3+ des rohrförmigen Gehäuses 10 axial einschieben läßt. Das somit ermöglichte, widerstandsfreie Einführen des Drosselkörpers 1 in das rohrförmige Gehäuse 10 verhindert, daß sich die Drosselleitungen mit Spänen oder ähnlichem Abrieb zusetzen und durch die Fremdkörper verschlossen würden.

Fig. 2 gibt verschiedene Querschnittsformen der erfindungsgemäßen Drosselleitung 2 wieder. Dargestellt sind eine V-förmige, eine rechteckförmige, eine trapezförmige und eine U-förmige Drosselleitung 2. Neben diesen Formen, die in den Drosselkörper 1 zum Beispiel durch Drehen, Schleifen, Erodieren, Gießen oder Rollen - neben der halbrunden Form der Drosselleitung 2 in den Fig. 1, 3 und 4 - eingearbeitet werden kann, sind noch andere Formen denkbar.

Zusätzlich zeigt die Fig. 2 eine sich verengende bzw. sich erweiternde Drosselleitung 2, je nachdem, ob die Strömung von rechts nach links oder von links nach rechts gerichtet ist.

Die Leitungssteigung s ist hier konstant dargestellt, es ist jedoch auch denkbar, daß sie sich in Strömungsrichtung verändert. Ebenso ist es vorstellbar, daß die Verengungs- bzw. Erweiterungsrate linear, progressiv, degressiv oder vollkommen variabel sein kann.

Nach Versehen eines Drosselkörpers 1 großer Länge mit einer oder mehreren entsprechenden Drosselleitung/-en ist es möglich/ z.B. durch Querbohrungen und anschließendes Trennen des Drosselkörpers 1 quer zu seiner Längsachse und in der Mitte dieser Querbohrungen, zwei rinnenförmige Ausnehmungen 3 zugleich herzustellen. Die Schritte zur Herstellung eines Drosselkörpers 1 wären somit auf ein Minimum reduziert.

In Fig. 3 ist eine Drosselvorrichtung, die einer bevorzugten Ausführungsform entspricht, in zusammengebautem Zustand dargestellt.

Der Drosselkörper 1 ist in dieser Figur in ein zweiteiliges, Rohr 4, 4¹ eingebaut. Zusätzlich ist dem Drosselkörper 1 in bereits beschriebener Weise ein Filterelement 5 vorgeschaltet. Weiterhin ist in der Fig. 3 eine an sich bekannte Rohrverbindung mit Doppelkegelring und Überwurfmutter dargestellt. Die Strömungsrichtung des zu drosselnden Mediums wird durch Pfeile verdeutlicht.

Fig. 4 zeigt eine Detailansicht der erfindungsgemäßen Drosselleitungen 2, eingebaut wie in Fig. 3 illustriert. Die Steigung s von Drosselleitungsmitte zu Drosselleitungsmitte hinterläßt die Kontaktfläche f, die dichtend an dem rohrförmigen Gehäuse 10 anliegt. Die projektierte, senkrecht schraffierte Fläche als Querschnittsfläche der Drosselleitung 2 beeinflußt den Drosseleffekt durch ihre Größe und ihre Form in Verbindung mit der gesamten Länge der Drosselleitung 2.

Die Montage des Drosselkörpers, die zu der in Fig. 3 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung führt, kann beispielsweise wie folgt vorgenommen werden:

Vor Einführen des Drosselkörpers 1 wird ein Filterelement 5 axial in das rohrförmige Gehäuse 10 eingeschoben, und an der Anlagefläche 11, die sich durch Erweiterung des rohrförmigen Gehäuses von dem Innendurchmesser D4 auf den Innendurchmesser D3+ ergibt, zum Anschlag gebracht. Daraufhin wird der Drosselkörper 1, wie bereits zuvor geschildert, axial in das rohrförmige Gehäuse 10 eingeführt und fest auf die Stirnseite des Filters 5 gedrückt, so daß die Anlagefläche 11, das Filterelement 5 und der Drosselkörper 1 axial formschlüssig sind.

Die Durchmessererweiterung führt zu einer Verringerung der Wandstärke des Rohres 4 in dem Längenbereich, über den der Innendurchmesser erweitert ist und der das rohrförmige Gehäuse 10 bildet. Diese Wandstärkenreduzierung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, den Drosselkörper 1 in dem rohrförmigen Gehäuse 10 so zu befestigen, wie im folgenden beschrieben.

Nachdem Filterelement 5, Drosselkörper 1 und Anlagefläche 11 des rohrförmigen Gehäuses 10 in Anlage gebracht sind, werden Filterelement 5 und Drosselkörper 1 zum Beispiel durch Kalibrieren des rohrförmigen Gehäuses 10 mit ihm fest und unlösbar verpreßt. Dieses Verpressen muß gewährleisten, daß der Drosselkörper 1 so in dem rohrförmigen Gehäuse 10 befestigt ist, daß in den zwischen den spiralförmigen Drosselleitungen 2 liegenden Bereichen f eine Verbindung zwischen Drosselkörper 1 und rohrförmigen Gehäuse 10 erfolgt, so daß der Drosselkörper.1 dort dichtend an dem rohrförmigen Gehäuse 10 anliegt. Durch das Kalibrieren entsteht ein

geringförmiger Einzug des Außendurchmessers des rohrförmigen Gehäuses 10 von Dl auf D2, wie auch in Fig. 3 dargestellt.

Es ist ebenfalls denkbar, das Verpressen durch ein Backenwerkzeug vorzunehmen oder den mechanischen Preßvorgang durch andere, dem Fachmann geläufige Verfahren zu ersetzen, z.B. durch Wärmeschrumpfung.

Im folgenden wird eine Überwurfmutter auf das in der Fig. 3 links dargestellte Anschlußrohrstück 4 geschoben, danach ein Doppelkegelring außen auf das rohrförmige Gehäuse 10 (Durchmesser D2) . Danach wird das in der Fig. 3 rechts dargestellte Anschlußrohrstück 4¹ auf den ersten Kegel des Doppelkegelringes, die Überwurfmutter auf den zweiten Kegel dieses Rings aufgeschoben und die Überwurfmutter mit dem Anschlußrohrstück 4' verschraubt, bis eine Anlagefläche in dem Anschlußrohrstück 4¹ an dem Anschlußrohrstück 4 und/oder an dem Drosselkörper anliegt. Diese Verschraubung kann selbstverständlich durch andere Befestigungsarten, so z.B. durch einen Bajonettverschluß, ersetzt werden.

Die Verwendung eines Kegelringes hat zum Vorteil, daß die radiale Preßwirkung des Kegelkörpers die Dichtigkeit und den axialen Reibschluß des Drosselkörpers 1 und des Filterelementes 5 gegenüber dem rohrförmigen Gehäuse 10 unterstützt.

Der Strömungsverlauf eines zu drosselnden Mediums läßt sich nach Fig. 1 wie folgt beschreiben:

Das Medium fließt erst durch das Filterelement 5, dann durch den Drosselkörper 1, entsprechend der Pfeilrichtung in Fig. 3. Stromaufwärts von dem Filterelement steht das Medium in dem rohrförmigen Gehäuse unter Druck, der vorzugsweise ca. 4,5 bar beträgt. Es passiert den Filter und tritt in die

rinnenförmige Ausnehmung 3 des Drosselkörpers 1 ein. Dort fließt das Medium nach außen und tritt durch die Übergänge in die spiralförmige Drosselleitung 2. Bei Eintritt in diese Drosselleitung 2 setzt die eigentliche Drosselwirkung ein. Das Medium erfährt bei Passage durch die spiralförmigen, langen und engen Drosselleitungen 2 Verwirbelungen durch Wandreibungs- und Hafteffekte sowie einen leichten Temperaturanstieg. Nach vollendeter Drosselung verläßt das Medium die Drosselleitungen 2 in der stromab angeordneten rinnenförmigen Ausnehmung 3. In der sich an den oder die Drosselleitungen anschließende Querschnittserweiterung wird die Strömung zusätzlich verwirbelt.

Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung kann vorzugsweise bei einem Volumenstrom eingesetzt werden, der auf ca. 7,5 cm-Vmin gedrosselt werden soll. So ist es beispielsweise denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Drosseln von Brennstoff strömen oder Brennstoff-Luftströmen zu verwenden. In diesem Einsatzgebiet könnten beispielsweise die Anschlußrohr stücke 4 und 4¹ als Ansatzstücke für weitergehende Schlauchverbindungen ausgestaltet sein. Der Drossekörper 1 hätte in einer solchen Anwendung typischerweise einen Durchmesser von ca. 5 mm.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Drosseln eines strömenden Mediums mit einem Drosselkörper (1) , der mindestens zwei Strömungskanäle mittels mindestens einer spiralförmigen Drosselleitung (2) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmige Drosselleitung (2) an einer Außenfläche des Drosselkörpers (1) angeordnet und an dieser im nicht eingebauten Zustand offen ist.

. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drosselleitung (2) im wesentlichen halbkreisförmig, rechteckförmig, trapezförmig, V-förmig/ U-förmig oder ähnlicher Form ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittfläche der Drosselleitung (2) in Strömungsrichtung konstant ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittfläche der Drosselleitung (2) in Strömungsrichtung zunimmt oder abnimmt.

. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (1) in ein rohrförmiges Gehäuse (10) eingesetzt und so befestigt ist, daß in den zwischen den spiralförmigen Drosselleitungen (2) liegenden Bereichen (f) die Außenfläche des Drosselkörpers (1) am rohrförmigen Gehäuse (10) dichtend anliegt.

. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselkörper (1) an seiner stromauf liegenden Seite und/oder seiner

stromab liegenden Seite eine rinnenförmige Ausnehmung (3) aufweist, und die Enden (6) der spiralförmigen Drosselleitung (2) in dieser Ausnehmung (3) münden.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß stromauf des Drosselkörpers (1) ein Filterelement (5) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einen Teil der Strömungskanäle bildende, von einer Rohrverbindung zusammengehaltene Anschlußrohrstücke (4, 4') vorgesehen sind, von denen das eine AnschluSrohrstuck (4) mit einem Abschnitt erweiterten Innendurchmessers das Gehäuse (10) für den Drosselkörper (1) bildet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterelement (5) zwischen dem Drosselkörper (1) und einer von dem Abschnitt erweiterten Innendurchmessers gebildeten Anlagefläche (11) festgeklemmt ist.