DE29621150U1 - Drosseleinrichtung - Google Patents

Description

GR 96 G 3994

Beschreibung
Drosseleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Drosseleinrichtung zur Druckminderung eines strömenden Fluids, z.B. zur Entnahme eines Fluids aus Hochdruckeinrichtungen.

Die Aufgabe, Fluide aus Hochdruckeinrichtungen stetig zu entnehmen und dabei gleichzeitig einen Druck des Fluides zu vermindern wird z.B. durch Drosseln gelöst. Der im Fluid herrschende Druck wird dabei z.B. durch Wirbelbildung vermindert. Bei der Druckminderung kann es zu Kavitation kommen, welche betroffene Bauteile beschädigen kann. Bisher wird die Beschädigung von Bauteilen z.B. durch eine besondere Beschichtung vermindert oder bereits geschädigte Bauteile werden ausgetauscht. Es sind auch Vorrichtungen zur Druckabsenkung bekannt, die mit Hilfe einer Querschnittserweiterung einer verwendeten Leitung arbeiten. Auch hier kann Kavitation und Verschließ auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verschleißfreie Vorrichtung zur Druckminderung eines strömenden Fluids anzugeben.

5 Grundgedanke der Erfindung ist, daß die Kavitationsvorgänge auf eine möglichst große Oberfläche verteilt werden, um eine spezifisch geringere Schädigung der betroffenen Bauteile zu erhalten und so die Lebensdauer und Wirtschaftlichkeit der Drossel zu erhöhen ohne gleichzeitig hohe Anforderungen an die Präzision verwendeter Bauteile oder an die Genauigkeit der Montage der Bauteile zu stellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Drosseleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

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In einem äußeren Gehäuse befindet sich ein weiteres, Innengehäuse, dessen Oberfläche Öffnungen aufweist und das mit einer dichten Schüttung aus kleinen Teilchen befüllt ist. Die beiden Gehäuse können vorteilhaft kugelförmig ausgebildet sein und ein gemeinsames Zentrum besitzen angeordnet sein. Bei den Teilchen der Schüttung kann es sich vorteilhaft um kugelförmige Teilchen mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern handeln.

Es ist auch erfindungsgemäß, wenn die Schüttung aus nicht kugelförmigen Teilchen gleicher oder unterschiedlicher Größe besteht.

Die Öffnungen der Oberfläche des Innengehäuses sind so beschaffen, daß das Fluid durch die Öffnungen strömen kann, die Teilchen der Schüttung diese aber weder passieren noch vollständig verschließen können.

Eine Hochdruckzuleitung durchdringt die beiden Gehäuse und mündet im Zentrum des Innengehäuses.

Eine Niederdruckleitung ist mit dem ersten, äußeren Gehäuse verbunden. Die Entspannung eines in der Hochdruckzuleitung einströmenden Fluids geschieht von einer Mündung der Hochdruckzuleitung im Zentrum des Innengehäuses hin zu dessen perforierter Oberfläche. Die bei der Entspannung des Fluids entstehenden Kavitationsstöße werden auf die Oberfläche der Teilchen in der Schüttung des Innengehäuses übertragen. Die Kavitationsstöße werden bei dieser Anordnung durch eine wesentlich größere Oberfläche aufgenommen als das bei bisherigen Drosseln der Fall gewesen ist. Die betroffenen Bauteile werden so weniger stark geschädigt. Die Teilchen der Schüttung, welche einen Großteil der Kavitationsstöße aufnehmen, müssen keine sehr hohen Genauigkeitsanforderungen erfüllen, da sie lose in der Schüttung im Innengehäuse angeordnet sind. Die Teilchen können entweder aus hochwertigem Material oder

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hochwertigen Materialien bestehen, um den Einwirkungen durch Kavitation lange standzuhalten

Es ist auch erfindungsgemäß, wenn die Teilchen der Schüttung aus minderwertigem Material oder verschiedenen, minderwertigen Materialien bestehen, die je nach Beanspruchung zyklisch ersetzt werden können. Beim vorliegenden Drosselaufbau werden keine besonderen Anforderungen an die Genauigkeit der verwendeten Bauteile oder die Montage gestellt.

Im Prinzip kann das Innengehäuse auch aus einem Zylinder bestehen, durch den sich eine rohrförmige Hochdruckzüleitung längs der gesamten Zylinderachse erstreckt, wobei der sich durch die Zylinderachse erstreckende Teil des Hochdruckzuleitungsrohres dabei ebenso perforiert ist, wie die Wand des zylinderförmigen Innengehäuses, das von einem Ringraum umgeben ist und das mit Niederdruck ausströmende Fluid sammelt. In diesem Fall findet sozusagen eine „zweidimensionale" (d.h. zylindersymmetrisch, radial nach außen gerichtete) 0 Strömung mit Entspannung des Fluids und in den Zwischenräumen der Teilchen stattfindenden Turbulenzen statt.

Die Hochdruckleitung kann im Prinzip auch bereits im Zentrum der Zylindergrundfläche in dieses zylindersymmetrische Innengehäuse münden. Dabei kann das Außengehäuse sich einfach als Verlängerung des Innengehäuses anschließen, wobei die beiden Gehäuse durch eine perforierte Querwand getrennt sind. Auch andere, asymmetrische Gehäuseformen sind denkbar.

0 Dabei können die Teilchen eine lose Schüttung darstellen, also selbst auch noch Bewegungen ausführen. Vorteilhaft wird eine dichte Packung verwendet, um einen Verschließ durch Stöße und Reibungen der Teilchen in der turbulenten Strömung zu verringern. Im Extremfall kann auch eine gesinterte Teilchenschüttung, also ein poröser, durchlässiger Körper, verwendet werden. In diesem Fall würde allerdings die Druckminderung in erster Linie durch Reibung verursacht, was bei hö-

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heren Durchsätzen bzw. hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu Problemen (Wärmeabfuhr, mechanische Belastung, Verstopfen) führen kann.

Daher wird eine Druckminderung durch Turbulenzen vorgezogen, wobei der Strömungsweg kugelsymmetrisch radial nach außen geführt wird, wodurch sich eine optimale Raumausnutzung ergibt. Die dabei entstehende Wärme wird vom Fluid selbst abgeführt.

Auf den Einsatz von Drosseln aus hochwertigem Material, die extrem genau gefertigt sein müssen, kann daher verzichtet werden, was die Investitionskosten und Instandhaltungskosten senkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt
einen Schnitt durch eine Drosseleinrichtung.

Eine Hohlkugel 1 umfaßt eine zweite Hohlkugel 2, deren Oberfläche Öffnungen 2.1 aufweist. Die Hohlkugeln 1 und 2 können ein gemeinsames Zentrum 7 besitzen oder asymmetrisch angeordnet sein. Die innere Hohlkugel 2 ist mit einer Schüttung 5 aus kleinen Teilchen 5.1 so befüllt, daß ein sich vom Zentrum 7 zur Oberfläche hin entspannendes Fluid die Schüttung in jeder Richtung durchströmen kann. Die Teilchen 5.1 der Schüttung 5 können, wie in der Figur dargestellt, z.B. eine kugelförmige Gestalt mit gleichen oder unterschiedlichen Durchmessern aufweisen.

Es ist ebenfalls erfindungsgemäß, wenn die Schüttung 5 aus nicht kugelförmigen Teilchen 5.1 gleicher oder unterschiedli-5 eher Größe besteht.

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Die Öffnungen 2.1 der inneren Hohlkugel 2 erlauben es, daß ein Fluid diese Öffnungen 2.1 durchströmen kann, die Teilchen 5.1 der Schüttung 5 diese aber weder passieren noch vollständig verschließen können. · 5

Bei einer Schüttung 5 kugelförmiger Teilchen 5.1 weisen die Öffnungen 2.1 z.B. eine ovale, eckige oder schlitzförmige Gestalt auf. Es ist auch erfindungsgemäß, wenn die Öffnungen 2.1 kreisförmige Gestalt haben und so dicht angeordnet sind, daß die kugelförmigen Teilchen 5.1 nicht' sämtliche Öffnungen 2.1 vollständig verschließen können. Bei einer Schüttung 5 aus nicht kugelförmigen Teilchen 5.1 können die Öffnungen z.B. kreisförmig sein.

Eine Hochdruckleitung 3 durchdringt die beiden Hohlkugeln 1 und 2 und mündet in der inneren Hohlkugel 2, z.B. in deren Zentrum 7. Eine Niederdruckleitung 4 zur Entnahme eines Fluids mit vermindertem Druck ist mit der äußeren Hohlkugel 1 verbunden.

Die Entspannung eines durch die Hochdruckleitung 3 einströmenden Fluids geschieht von einer Mündung 6 der Hochdruckleitung 3 im Zentrum 7 der inneren Hohlkugel 2 in Richtung der Pfeile 8 hin zu deren perforierter Oberfläche. Die bei der 5 Entspannung des Fluids entstehenden Kavitationsvorgänge werden überwiegend von den Teilchen 5.1 der Schüttung 5 aufgenommen und so auf eine sehr große Oberfläche verteilt. Durch die große Oberfläche ist die spezifische Schädigung der verwendeten Bauteile geringer als bei herkömmlichen Drosseln.

Außerdem wird der überwiegende Teil der Kavitationsstöße durch die Schüttung aufgenommen, die gegenüber Beschädigung unempfindlich ist.

Die Teilchen 5.1 der Schüttung 5 müssen nicht sehr genau gefertigt sein, da sie lose in der inneren Hohlkugel 2 angeordnet sind. Die Teilchen 5.1 können aus hochwertigem Material, oder hochwertigen Materialien bestehen, um den Kavitations-

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stoßen des sich ausdehnenden Fluids lange standzuhalten und geringen Abrieb zu erzeugen, z.B. polierte Stahlkugeln.

Die Teilchen 5.1 der Schüttung 5 können aber auch eine''rauhe Oberfläche aufweisen, die Kavitationsbildung begünstigt und zu einem wirkungsvollen Druckabbau führt. Sie können außerdem auch aus minderwertigem Material bzw. aus verschiedenen minderwertigen Materialien bestehen. Im Rahmen üblicher Wartungsarbeiten wird die Schüttung 5 oder Teile der Schüttung in der inneren Hohlkugel 2 ausgetauscht, um ein verstopfen durch Abrieb zu vermeiden

Bei dieser Art des Drosselaufbaus werden keine hohen Anforderungen an die Genauigkeit der verwendeten Bauteile gestellt. Die innere Hohlkugel 2 muß lediglich zulassen,, daß sich das Fluid gleichmäßig in alle Richtungen entspannen kann. Die äußere Hohlkugel 1 fängt das im Druck geminderte Fluid auf und führt es durch die Niederdruckleitung 4 ab.

Claims (7)

GR 96 G 3994 nsprüche

1. Drosseleinrichtung zur Druckminderung eines strömenden Fluids,

dadurch gekennzeichnet, daß in einem äußeren Gehäuse (1) ein Innengehäuse (2) angebracht ist, das mit einer Schüttung (5) aus kleinen Teilchen (5.1) zur Aufnahme von Kavitationsstößen gefüllt ist, und daß etwa im Zentrum (7) des Innengehäuses eine Hochdruckleitung (3) mündet, aus welcher ein unter Druck stehendes Fluid austreten kann und sich vom Zentrum (7) des Innengehäuses (2) hin zu dessen Oberfläche entspannen kann, die mit Öffnungen (2.1) versehen ist, durch die das entspannte Fluid in das äußere Gehäuse (1) einströmen kann, um dann in einer von dem äußeren Gehäuse (1) abführenden Niederdruckleitung (4) abzufließen.

2. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gehäuse und das Innengehäuse kreisförmigen Querschnitt haben 0 und etwa konzentrisch angeordnet sind.

3. Drosseleinrichtung nach Anspruch 1

dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Gehäuse und das Innengehäuse kugelförmige Gestalt haben und etwa konzentrisch angeordnet sind.

4. Drosseleinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttung (5) des Innengehäuses(2) aus kugelförmigen Teilchen 0 (5.1) mit gleichen Durchmessern oder aus nicht kugelförmigen Teilchen (5.1) gleicher Größe bestehen kann.

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5. Drosseleinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Schüttung (5) des Innengehäuses(2) aus kugelförmigen Teilchen (5.1) mit unterschiedlichen Durchmessern oder aus nicht--kugelförmigen Teilchen (5.1) unterschiedlicher Größe bestehen kann.

6. Drosseleinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (2.1) des Innengehäuses (2) z.B. oval, eckig oder schlitzförmig ausgebildet sind und die Teilchen (5.1) der Schüttung kugelförmige Gestalt und eine Größe haben, die einen Durchtritt der Teilchen durch die Öffnungen (2.1) verhindert .

7. Drosseleinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (2.1) des Innengehäuses (2) kreisförmig ausgebildet sind und die Teilchen (5.1) der Schüttung keine kugelförmige Ge-0 stalt und eine Größe haben, die den Durchtritt der Teilchen durch die Öffnungen verhindert. .