DE602004008939T2

DE602004008939T2 - Fluidstromregulierung

Info

Publication number: DE602004008939T2
Application number: DE200460008939
Authority: DE
Inventors: James Norton Stares; Jamie Todd Wollaston BOGUMIL
Original assignee: Dresser LLC
Current assignee: Dresser LLC
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: WO2005019712A1; ATE373192T1; ES2290739T3; DE602004008939D1; US20050034770A1; EP1658458B1; EP1658458A1; US7104281B2

Description

BEZUGNAHME AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der U.S. Patentanmeldung Nr. 10/642,025 , die am 15. August 2003 angemeldet wurde und den Titel "Fluid Flow Regulation" hat.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Beschreibung betrifft Fluid-Strömung und speziell das Regulieren von Fluid-Strömung.
HINTERGRUND
Durch den Drosselungsprozess eines Steuerventils werden Geräusche erzeugt, die oft bei Pegeln liegen, die für das umgebende Personal zu laut sind. Um diesen Geräuschpegel zu reduzieren, weisen Steuerventile in den unteren Bereichen des Ventilkäfigs manchmal eine speziell konstruierte Drosselungstrimmung auf. Bei der Trimmung werden normalerweise kleine Strömungsdurchgänge verwendet, die gewunden sein können. Die Durchgänge werden verwendet, um Frequenzen zu verschieben und, falls sie gewunden sind, um Geschwindigkeiten und somit die Amplitude zu reduzieren. Wegen der resultierenden höheren Frequenzen und der möglicherweise geringeren Amplitude wird der Geräuschpegel reduziert. Solche Anordnungen sind in der US 5,964,248 und in der US 4,671,321 gezeigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Zum Regulieren von Fluid-Strömung sind verschiedene Techniken vorgesehen. Gemäß einem allgemeinen Aspekt weist ein System zum Regulieren von Fluid-Strömung eine erste Strömungsdrosselungsvorrichtung und eine zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung auf. Die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung beinhaltet ein erstes Strömungsdrosselungsgebiet, und die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung ist betätigbar, um in der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung bewegt zu werden, um das Regulieren der Strömung zu erleichtern. Die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung beinhaltet ein zweites Strömungsdrosselungsgebiet, das die Strömung stärker beschränkt als das erste Strömungsdrosselungsgebiet. Das zweite Strömungsdrosselungsgebiet reguliert primär die Strömung, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung beginnt, eine Strömung zu ermöglichen, und das erste Strömungsdrosselungsgebiet reguliert primär eine Strömung, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung kurz davor steht, eine vollständige Strömung zu ermöglichen. Das erste Strömungsdrosselungsgebiet beinhaltet eine Reihe von Fenstern. Die Fenster können in Richtung auf die vollständige Strömungsposition der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung schmaler werden. In bestimmten Implementierungen beinhaltet das zweite Strömungsdrosselungsgebiet gewundene Durchgänge.
Bestimmte Implementierungen können ein Gehäuse beinhalten, das einen Strömungseinlassanschluss und einen Strömungsauslassanschluss hat. Die Mittellinie von dem Strömungseinlassanschluss und/oder dem Strömungsauslassanschluss können sich in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets befinden.
In einigen Implementierungen ist die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung ein zylindrischer Käfig, die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung ist ein zylindrischer Stopfen, und das zweite Strömungsdrosselungsgebiet befindet sich in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets. Der Stopfen kann einen Körper, eine sich von dem Körper erstreckende Umfangswand sowie eine Vielzahl von Durchgängen in der Wand haben, wobei die Durchgänge das zweite Strömungsdrosselungsgebiet bilden.
Bei bestimmten Implementierungen befindet sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets nicht in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung kurz davor ist, eine vollständige Strömung zu ermöglichen.
In bestimmten Implementierungen befindet sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung beginnt, eine Strömung zu ermöglichen.
Bei einigen Implementierungen beinhaltet das erste Strömungsdrosselungsgebiet eine Reihe von Fenstern. Die Fenster können in Richtung auf die vollständige Strömungsposition der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung schmaler werden.
Gemäß einem anderen allgemeinen Aspekt beinhaltet ein System zum Regulieren einer Fluid-Strömung ein Gehäuse, ein erstes Strömungsdrosselungsgebiet und ein zweites Strömungsdrosselungsgebiet. Das Gehäuse hat einen Strömungseinlassanschluss, einen Strömungsauslassanschluss und einen Durchgang zwischen den Anschlüssen. Die Mittellinie von dem Strömungsauslassanschluss und/oder die Mittellinie von dem Strömungseinlassanschluss kann sich in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets befinden. Das erste Strömungsdrosselungsgebiet befindet sich in dem Durchgang, und das zweite Strömungsdrosselungsgebiet kann bewegbar in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets positioniert werden, um das Regulieren einer Fluid-Strömung zu erleichtern, wobei das zweite Strömungsdrosselungsgebiet eine Strömung stärker beschränkt als das erste Strömungsdrosselungsgebiet. Das zweite Strömungsdrosselungsgebiet reguliert primär eine Strömung, wenn die Strömung gering ist, und das erste Strömungsdrosselungsgebiet reguliert primär eine Strömung, wenn die Strömung hoch ist.
Bei bestimmten Implementierungen befindet sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets nicht in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets, wenn die Strömung hoch ist. Bei einigen Implementierungen befindet sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets, wenn die Strömung gering ist.
Gemäß einem weiteren allgemeinen Aspekt umfasst ein Verfahren zum Regulieren einer Fluid-Strömung das primäre Regulieren einer Strömung mit einem Strömungsdrosselungsgebiet einer ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung, wenn die Strömung gering ist, und das primäre Regulieren einer Strömung mit einem Strömungsdrosselungsgebiet einer zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung, wenn die Strömung hoch ist, wobei das Strömungsdrosselungsgebiet der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung die Strömung weniger beschränkt als das Strömungsdrosselungsgebiet der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung. Das erste Strömungsdrosselungsgebiet beinhaltet eine Reihe von Fenstern. Die Fenster können in Richtung auf die vollständige Strömungsposition der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung schmaler werden.
Bestimmte Implementierungen können das Regulieren einer Strömung mit dem Strömungsdrosselungsgebiet der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung und dem Strömungsdrosselungsgebiet der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung beinhalten, wenn die Ventilströmung moderat ist.
Bei einigen Implementierungen befindet sich zumindest ein Teil des Strömungsdrosselungsgebiets der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung nicht in der Nähe des Strömungsdrosselungsgebiets der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung, wenn die Strömung hoch ist. In einigen Implementierungen befindet sich zumindest ein Teil des Strömungsdrosselungsgebiets der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung in der Nähe des Strömungsdrosselungsgebiets der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung, wenn die Strömung gering ist.
In einem weiteren allgemeinen Aspekt beinhaltet ein System zum Regulieren einer Fluid-Strömung ein Gehäuse, einen zylindrischen Käfig und einen zylindrischen Stopfen. Das Gehäuse hat einen Einlassanschluss, einen Auslassanschluss und einen Durchgang zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss, wobei der Einlassanschluss und der Auslassanschluss jeweils Mittellinien haben. Der Käfig befindet sich in dem Durchgang und weist ein erstes Strömungsdrosselungsgebiet mit einer Vielzahl an Fenstern auf, die in Richtung auf die Oberseite des Gehäuses schmaler werden, wobei sich die Mittellinie von dem Einlassanschluss und die Mittellinie von dem Auslassanschluss in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets befinden. Der Stopfen ist betätigbar, um sich in dem Käfig zu bewegen, um ein Regulieren der Fluid-Strömung zu erleichtern, und beinhaltet einen Körper und eine sich von dem Körper erstreckende Wand, wobei die Wand Durchgänge aufweist, die ein zweites Strömungsdrosselungsgebiet bilden, das die Strömung stärker beschränkt als das erste Strömungsdrosselungsgebiet. Zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets befindet sich in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets und reguliert primär eine Strömung, wenn der Stopfen beginnt, eine Strömung zu ermöglichen. Zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets befindet sich nicht in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets, und das erste Strömungsdrosselungsgebiet regelt primär eine Strömung, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung kurz davor ist, eine vollständige Strömung zu ermöglichen.
Details von einer oder mehreren der Implementierungen der Erfindung sind in den beiliegenden Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A-1C sind Querschnittsansichten von einem System zum Regulieren einer Fluid-Strömung.
2A-2B zeigen eine Strömungsdrosselungsvorrichtung für das System aus 1A-1C.
3 ist eine Querschnittsansicht von einem anderen System zum Regulieren einer Fluid-Strömung.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Regulieren einer Fluid-Strömung zeigt.
In den verschiedenen Zeichnungen werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Das Regulieren einer Fluid-Strömung kann durch ein Ventil erreicht werden, bei dem das Trimmen eines Stopfens, um eine Strömung primär dann zu regulieren, wenn das Ventil beginnt, eine Strömung zu ermöglichen, sowie Käfigfenster verwendet werden, um eine Strömung primär dann zu regulieren, wenn das Ventil kurz davor ist, eine vollständige Strömung zu ermöglichen. Dies ist zur Steuerung von Geräuschen bei Anforderungen mit geringer Strömung praktisch, wobei außerdem Anforderungen für eine hohe Strömung erfüllt werden. Das Regulieren einer Fluid-Strömung kann jedoch auch durch eine Vielzahl anderer Techniken erreicht werden.
1A-1C zeigen ein System 100 zum Regulieren einer Fluid-Strömung. Allgemein beinhaltet das System 100 ein Gehäuse 110, eine erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 und eine zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130. Die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 und die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 sind so konfiguriert, dass die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 primär eine Strömung, wie durch Pfeil 180 angegeben, durch das System 100 reguliert, wenn das System beginnt, eine Strömung zu ermöglichen, und dass die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 primär eine Strömung durch das System 100 reguliert, wenn das System kurz davor ist, eine vollständige Strömung zu ermöglichen. Zwischen diesen Stufen kann eine Strömung durch eine Kombination der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 und der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 reguliert werden. Wie dargestellt, ist das System 100 Teil eines Ventils. Es kann jedoch auch Teil einer anderen geeigneten Vorrichtung zum Regulieren einer Fluid-Strömung sein.
In größerem Detail hat das Gehäuse 110 einen Einlassanschluss 112, einen Auslassanschluss 114 und einen Durchgang 116 zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss. Wie deren Bezeichnungen implizieren, ist der Einlassanschluss 112 die Stelle, an der die Strömung in das Gehäuse 110 eintritt, und der Auslassanschluss 114 ist die Stelle, an der die Strömung aus dem Gehäuse 110 austritt. Die Strömung kann aus Flüssigkeiten, Gasen und/oder anderen geeigneten Typen von Fluiden zusammengesetzt sein. Außerdem kann die Strömungsrichtung umgekehrt werden, und zwar abhängig von der Anwendung. Der Einlassanschluss 112 hat eine Mittellinie 113, und der Auslassanschluss 114 hat eine Mittellinie 115. In dem gezeigten System sind die Mittellinie 113 und die Mittellinie 114 im Wesentlichen zueinander ausgerichtet, obwohl dies bei anderen Implementierungen nicht der Fall sein muss. Das Gehäuse 110 kann aus Metall, Kunststoff, Komposit und/oder irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein.
Die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120, die beispielsweise ein Käfig sein kann, ist mit dem Gehäuse 110 so gekoppelt, dass sich die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 112 ein wenig, wenn überhaupt, während des Betriebs relativ zu dem Gehäuse 110 bewegen kann. Bei einige Implementierungen kann die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 abnehmbar mit dem Gehäuse gekoppelt sein, um ein Austauschen und/oder eine Reparatur zu ermöglichen.
Die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 hat ein Strömungsdrosselungsgebiet 122. Bei dieser Implementierung hat die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 eine zylindrische Form, und das Strömungsdrosselungsgebiet 122 ist aus einer Reihe von Fenstern 124 um den Umfang der Vorrichtung herum gebildet. Das gesamte Gebiet der Fenster kann zwischen 80% bis 100% des Gebiets des Auslassanschlusses 114 betragen. Wenn also vier Fenster vorhanden sind, dann kann jedes Fenster ein Gebiet von zwischen etwa 20% bis 25% des Auslassanschlussgebiets haben. In anderen Implementierungen kann das Strömungsdrosselungsgebiet 122 jedoch irgendeine andere geeignete Form haben. Die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 kann aus Metall, Kunststoff, Komposit und/oder aus irgendeinem anderen geeigneten Material hergestellt sein.
Die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130, die beispielsweise ein Stopfen sein kann, ist so bemessen, dass sie in die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 passt und bewegbar darin positioniert sein kann. Die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 hat einen Körper 132 und ein Strömungsdrosselungsgebiet 134. Das Strömungsdrosselungsgebiet 134 beinhaltet eine Wand 135, die sich von dem Körper 132 erstreckt, und eine Vielzahl an Durchgängen 136 in der Wand 135. Die Strömung 180 kann durch die Durchgänge 136 strömen. Das gesamte Gebiet der Durchgänge 136 ist wesentlich kleiner als das gesamte Gebiet des Strömungsdrosselungsgebiets 122. Bei einigen Implementierungen beträgt das gesamte Gebiet der Durchgänge 136 etwa 50% des gesamten Gebiets der Fenster 124. Die Größe des Gebiets, die zu irgendeinem Zeitpunkt benutzt wird, hängt jedoch von der Position der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 ab. Beispielsweise kann die Größe des benutzten Strömungsdrosselungsgebiets 134 zwischen 1% bis 50% des Strömungsdrosselungsgebiets 122 betragen. Das Strömungsdrosselungsgebiet 134 kann mehr als das 500-fache des Strömungswiderstands des Strömungsdrosselungsgebiets 122 betragen. Die Durchgänge 136 können gewunden und/oder abgestuft sein. In anderen Implementierungen kann das Strömungsdrosselungsgebiet 134 jedoch irgendeine geeignete Form haben, solange der Widerstand des Strömungsdrosselungsgebiets 134 größer ist als der Widerstand des Strömungsdrosselungsgebiets 122. Die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 kann auch eine Aussparung 138 haben. Durch die Aussparung 138 wird die Masse der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 vermindert und somit deren Eigenfrequenz angehoben, wodurch die Verminderung von Geräuschen unterstützt wird. Die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 kann aus Metall, Kunststoff, Komposit und/oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein und kann durch irgendeine geeignete Vorrichtung betätigt werden (z.B. hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch).
Wenn bei Betrieb die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 beginnt, eine Strömung zu ermöglichen, wie am Besten durch 1A dargestellt, dann reguliert das Strömungsdrosselungsgebiet 134 primär die Strömung. Tatsächlich wird im dargestellten Beispiel die Strömung fast ausschließlich durch das Strömungsdrosselungsgebiet 134 geregelt. Das heißt, das Strömungsdrosselungsgebiet 122 bewirkt keinen merklichen Druckabfall der Strömung in dieser Stufe. Daher wird in dieser Stufe die Frequenz der Strömung erhöht, und das System 100 bewirkt einen großen Druckabfall. Bei bestimmten Implementierungen kann das Strömungsdrosselungsgebiet zwischen 1% bis 50% der vollständigen Strömung ermöglichen, und zwar abhängig von der Ventilposition.
Da die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 eine größere Strömung ermöglicht, wie am Besten in 1B dargestellt, reguliert das System 100 die Strömung durch eine Kombination aus dem Strömungsdrosselungsgebiet 122 und dem Strömungsdrosselungsgebiet 134. In dieser Stufe erfährt daher ein Teil der Strömung einen Anstieg hinsichtlich der Frequenz und einen großen Druckabfall, aber ein Teil der Strömung erfährt einen geringeren Druckabfall. Bei einigen Implementierungen können das Strömungsdrosselungsgebiet 122 und das Strömungsdrosselungsgebiet 134 zusammen die Strömung bis zu 99% der vollständigen Strömung regulieren.
Wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 beginnt, sich ihrer vollständig geöffneten Position zu nähern, wie am Besten in 1C dargestellt, dann reguliert das System 100 die Strömung primär mit dem Strömungsdrosselungsgebiet 122. Tatsächlich wird in dem dargestellten Beispiel die Strömung nahezu ausschließlich durch das Strömungsdrosselungsgebiet 122 geregelt. In dieser Stufe ist daher die Strömung groß, und der Druckabfall ist klein. In bestimmten Implementierungen kann das Strömungsdrosselungsgebiet 122 nahezu 100% der vollständigen Strömung aufnehmen, wenn die Vorrichtung 130 nahezu vollständig geöffnet ist.
Das System 100 hat eine Vielzahl an Merkmalen. Zum Beispiel kann ein Betrieb mit geringer Geräuschentwicklung bei niedrigen Strömungspegeln erreicht werden, wobei aber auch eine Strömung mit großer Kapazität bei hohen Strömungspegeln möglich ist. Tatsächlich kann die Kapazität bei hohen Strömungspegeln wesentlich höher sein als bei Vorrichtung zum Regulieren einer Strömung ähnlichen Typs. Ein Grund besteht darin, dass das Drosselungsgebiet mit hoher Kapazität der vollständig offenen Position der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 gegenüberliegt. Ein weiterer Grund besteht darin, dass sich das Drosselungsgebiet mit hoher Kapazität nahe der Mittellinie des Einlassanschlusses und nahe der Mittellinie des Auslassanschlusses befindet. Bei bestimmten Implementierungen können mit einem Acht-Zoll-Ventil beispielsweise Strömungsraten von über 700 cv mit einem Hub von 3,5 Zoll sowie niedrige Geräuschleistungen erreicht werden, wenn das Ventil beginnt, eine Strömung zu ermöglichen. Außerdem haben die hohen Strömungspegel reduzierte Geräusche, da die Strömung weniger von dem geradlinigen Pfad zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss abgelenkt wird.
Bei einigen Implementierungen können die Fenster 124 in Richtung auf die vollständig offene Position der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 schmaler werden. Durch das konische Zulaufen wird eine Konzentration der geringen Strömung in den Käfig unterstützt, und daher näher zur Mittellinie der Anschlüsse.
Obwohl 1A-1C ein System zum Regulieren von Fluid-Strömung zeigen, können andere Implementierungen weniger, mehr und/oder eine unterschiedliche Anordnung von Komponenten aufweisen. Beispielsweise kann ein System ein Betätigungsmittel für die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung 130 beinhalten. Als ein anderes Beispiel kann ein System ein kleineres erstes Strömungsdrosselungsgebiet haben, solange wie das erste Strömungsdrosselungsgebiet die Strömung weniger stark einschränkt als das zweite Strömungsdrosselungsgebiet. Als ein weiteres Beispiel müssen bei einem System die Mittellinien von sowohl dem Einlassanschluss als auch dem Auslassanschluss nicht in der Nähe des Drosselungsgebiets mit hoher Kapazität der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung liegen und/oder im Wesentlichen zueinander ausgerichtet sein.
2A-2B zeigen eine Strömungsdrosselungsvorrichtung 200 für das System 100. Die Strömungsdrosselungsvorrichtung 200 kann ähnlich der Strömungsdrosselungsvorrichtung 120 sein.
Die Strömungsdrosselungsvorrichtung 200 hat ein Gehäuse 210. Das Gehäuse 210 hat eine äußere Wand 212 und eine innere Wand 214. Die innere Wand 214 ist ausgestaltet, um einen Stopfen aufzunehmen, der in dem Gehäuse 210 beweglich positionierbar ist. Außerdem weist die Strömungsdrosselungsvorrichtung 200 in dem Gehäuse 210 Fenster 220 auf. In der dargestellten Implementierung weist die Vorrichtung 200 vier Fenster auf. In anderen Implementierungen kann die Vorrichtung 200 jedoch irgendeine geeignete Anzahl an Fenstern haben.
Die Fenster 220 werden von einer Stopfenposition mit geringer Strömung bis hin zu einer Stopfenposition mit hoher Strömung schmaler. Daher befindet sich in der dargestellten Implementierung die Mittellinie 115 des Auslassanschlusses 114 in der Nähe einer relativ großen Region der Fenster 220. Wenn sich die Mittellinie 115 nahe einer relativ großen Region der Fenster 220 befindet, dann ist dies vorteilhaft, da ein größerer Teil der Strömung, die aus der Strömungsdrosselungsvorrichtung 200 austritt, mit dem Auslassanschluss ausgerichtet ist. Außerdem strömt ein größerer Teil der Strömung nicht entlang eines längeren Pfades in der Vorrichtung 200 in Schrägrichtung, bevor er die Vorrichtung 200 verlässt, wodurch eine höhere Strömung ermöglicht wird. Darüber hinaus ermöglicht dies eine geringere Unterbrechung des Strömungspfades von dem Einlassanschluss, was zu einer Geräuschreduzierung führt.
3 zeigt ein System 300 zum Regulieren einer Fluid-Strömung. Das System 300 hat einen Körper 310, eine Haube 320, einen Käfig 330, einen Stopfen 340, einen Schaft 350 und eine Dichtungsbaugruppe 360. Wie dargestellt, ist das System 300 ein Ausgleichsventil.
Der Körper 310 hat einen Einlassanschluss 312, einen Auslassanschluss 314 und einen Durchgang 316 zwischen dem Einlassanschluss und dem Auslassanschluss. Es sei angemerkt, dass der Einlassanschluss 312 und der Auslassanschluss 314 umgekehrt angeordnet sein können, und zwar abhängig von der Anwendung. Der Körper 310 hat außerdem Bolzen 317, die ein Ausrichten des Körpers 310 mit der Haube 320 erleichtern. Wie dargestellt, dienen die Bolzen 317 auch dazu, den Körper 310 durch Befestigungsmuttern 318 mit der Haube 320 zu koppeln. Der Körper 310 weist außerdem eine Dichtung 319 auf, die dazu beiträgt, ein Lecken von Fluid zwischen dem Körper 310 und der Haube 320 zu reduzieren. Die Dichtung 319 wird zusammengedrückt, wenn die Haube 320 an dem Körper 310 befestigt ist.
Der Käfig 330 weist ein Gehäuse 332 und Öffnungen 334 in dem Gehäuse 332 auf, wobei die Öffnungen ein Strömungsdrosselungsgebiet bilden. Der Käfig 330 hat außerdem eine Dichtung 336, um das Lecken von Fluid zwischen der Haube 320 und dem Käfig 330 zu reduzieren, sowie eine Dichtung 338 und einen Sitzring 339, um das Lecken von Fluid zwischen dem Käfig 330 und dem Körper 310 zu reduzieren. Die Dichtung 336, die Dichtung 338 und der Sitzring 339 sind zusammengedrückt, wenn die Haube 320 an dem Körper 310 befestigt ist.
Der Stopfen 340 hat einen Körper 342 und eine sich davon erstreckende Wand 344. Die Wand 344 hat zahlreiche Durchgänge 346, wobei die Durchgänge ein Strömungsdrosselungsgebiet bilden. Die Durchgänge 346 beschränken die Fluid-Strömung stärker als die Öffnungen 334 und können, zumindest teilweise, in das Gebiet nahe der Öffnungen 334 bewegt werden, um eine hohe Strömung zu ermöglichen. Die Durchgänge 346 können ebenfalls einen Anstieg der Frequenz der Strömung bewirken. Der Stopfen 340 weist außerdem eine Dichtung 348 auf, um das Lecken von Fluid zwischen dem Stopfen 340 und dem Käfig 330 zu reduzieren.
Durch den Schaft 350 wird der Stopfen 340 in dem Käfig 330 beweglich positioniert. Der Schaft 350 weist einen Stift 352 auf, um den Schaft 350 mit dem Stopfen 340 zu koppeln. Der Schaft 350 kann durch hydraulische, pneumatische, elektrische oder andere geeignete Mechanismen betätigt werden.
Die Haube 320 hat eine Öffnung 322, in die ein Bereich des Stopfens 340 eintreten kann, wenn dieser angehoben wird. Die Haube 320 weist außerdem eine Hülse 324 für den Schaft 350 auf.
Die Dichtungsanordnung 360 beinhaltet eine Dichtung 361 und einen Dichtungspacker 362. Die Dichtungsanordnung 360 weist außerdem einen Dichtungsflansch 363 mit Dichtungsbolzen 364 auf, die sich durch diesen erstrecken. Die Dichtungsbolzen 364 greifen mit der Haube 320 ein und sind durch Muttern 365 an der Dichtungsanordnung befestigt.
4 zeigt einen Prozess 400 zum Regulieren einer Fluid-Strömung. Der Prozess kann durch ein System implementiert werden, das ähnlich dem System 100 in 1 ist.
Der Prozess beginnt mit dem Regulieren einer Strömung primär mit einem Strömungsdrosselungsgebiet von einem Stopfen, wenn das Ventil beginnt, eine Strömung zu ermöglichen (Funktionsblock 410). Das Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens kann beispielsweise eine Wand sein, die sich von dem Körper des Stopfens erstreckt und die eine Anzahl an Durchgängen aufweist. Zumindest ein Teil des Strömungsdrosselungsgebiets des Stopfens kann sich an dieser Stufe des Prozesses in der Nähe des Strömungsdrosselungsgebiets eines Käfigs befinden.
Der Prozess schreitet mit dem Regulieren der Strömung mit dem Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens und einem Strömungsdrosselungsgebiet eines Käfigs fort, wenn das Ventil halb geöffnet ist (Funktionsblock 420). Das Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens beschränkt die Strömung stärker als das Strömungsdrosselungsgebiet des Käfigs. Das Strömungsdrosselungsgebiet des Käfigs kann beispielsweise eine Reihe von Fenstern beinhalten und somit die Strömung wesentlich weniger beschränken als das Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens. An dieser Stufe des Prozesses wird zumindest ein Teil der Strömung nur durch das Strömungsdrosselungsgebiet des Käfigs weitergeleitet, und zumindest ein Teil der Strömung wird durch das Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens und durch das Strömungsdrosselungsgebiet des Käfigs weitergeleitet. Das Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens kann sich in dieser Stufe in der Nähe des Strömungsdrosselungsgebiets des Käfigs befinden.
Der Prozess schreitet mit dem Regulieren der Strömung primär mit dem Strömungsdrosselungsgebiet des Käfigs fort, wenn das Ventil kurz davor steht, eine vollständige Strömung zu ermöglichen (Funktionsblock 430). Zumindest ein Teil des Strömungsdrosselungsgebiets des Stopfens kann sich an dieser Stufe des Prozesses nicht in der Nähe des Strömungsdrosselungsgebiets des Käfigs befinden.
Obwohl 4 eine Implementierung des Prozesses zum Regulieren einer Fluid-Strömung zeigt, können andere Implementierungen weniger, mehr oder eine unterschiedliche Anordnung von Operationen beinhalten. Beispielsweise kann die Strömung nicht mit dem Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens und dem Strömungsdrosselungsgebiets des Käfigs reguliert werden, wenn der Stopfen halb geöffnet ist. Stattdessen kann sie an dieser Stufe beispielsweise primär mit dem Strömungsdrosselungsgebiet des Käfigs reguliert werden. Als ein weiteres Beispiel kann die Strömung an einer Stufe für eine wesentliche Zeitperiode reguliert werden, bevor zu einer anderen Stufe fortgeschritten wird. Als ein weiteres Beispiel kann die Strömung mit dem Strömungsdrosselungsgebiet des Stopfens und dem Strömungsdrosselungsgebiet des Käfigs geregelt werden, wenn der Stopfen kurz davor steht, eine vollständige Strömung zu ermöglichen.
Es wurde eine Anzahl von Implementierungen beschrieben. Andere Implementierungen fallen in den Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche.

Claims

System zum Regulieren einer Fluid-Strömung, wobei das System aufweist: eine erste Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200) mit einem ersten Strömungsdrosselungsgebiet (122); und eine zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130), die betätigbar ist, um in der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200) bewegt zu werden, um ein Regulieren der Strömung zu erleichtern, wobei die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) ein zweites Strömungsdrosselungsgebiet (134) beinhaltet, das eine Strömung stärker beschränkt als das erste Strömungsdrosselungsgebiet (122), wobei das zweite Strömungsdrosselungsgebiet (134) die Strömung primär dann reguliert, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) beginnt, eine Strömung zu ermöglichen, und das erste Strömungsdrosselungsgebiet (122) eine Strömung primär dann regelt, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) kurz davor steht, eine vollständige Strömung zu ermöglichen; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strömungsdrosselungsgebiet (122) eine Vielzahl an Fenstern (124, 220) aufweist, wobei jedes Fenster in Richtung auf die vollständige Strömungsposition der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) schmaler wird.
System nach Anspruch 1, bei dem das zweite Strömungsdrosselungsgebiet (134) gewundene Durchgänge (136, 346) aufweist.
System nach Anspruch 1, außerdem mit einem Gehäuse (110), das einen Strömungseinlassanschluss (112, 312) und einen Strömungsauslassanschluss (114, 314) aufweist.
System nach Anspruch 3, bei dem sich die Mittellinie (115) des Strömungsauslassanschlusses (114, 314) in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befindet.
System nach Anspruch 3, bei dem sich die Mittellinie (113) des Strömungseinlassanschlusses (112, 312) in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befindet.
System nach Anspruch 3, bei dem sich die Mittellinie (113) des Strömungseinlassanschlusses (112, 312) und die Mittellinie (115) des Strömungsauslassanschlusses (114, 314) in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befinden.
System nach Anspruch 1, bei dem die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200) einen zylindrischen Käfig aufweist, die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) einen zylindrischen Stopfen aufweist, und sich das zweite Strömungsdrosselungsgebiet (134) in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befindet.
System nach Anspruch 7, bei dem der Stopfen einen Körper (132), eine sich von dem Körper (132) erstreckende Umfangswand (135) und eine Vielzahl von Durchgängen (136, 346) in der Wand (135) aufweist, wobei die Durchgänge (136, 346) das zweite Strömungsdrosselungsgebiet (134) bilden.
System nach Anspruch 1, bei dem sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets (134) nicht in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befindet, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) kurz davor steht, eine vollständige Strömung zu ermöglichen.
System nach Anspruch 1, bei dem sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets (134) in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befindet, wenn die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) beginnt, eine Strömung zu ermöglichen.
System nach Anspruch 1, außerdem mit: einem Gehäuse (110) mit einem Einlassanschluss (112, 312), einem Auslassanschluss (114, 314) und einem Durchgang zwischen dem Einlassanschluss (112, 312) und dem Auslassanschluss (114, 314), wobei der Einlassanschluss (112, 312) und der Auslassanschluss (114, 314) jeweils Mittellinien haben; wobei die erste Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200) einen zylindrischen Käfig in dem Durchgang aufweist, der Käfig das erste Strömungsdrosselungsgebiet (122) mit der Vielzahl an Fenstern (124, 220) beinhaltet, die in Richtung auf die Oberseite des Gehäuses (110, 210) schmaler werden, wobei sich die Mittellinie des Einlassanschlusses (112, 312) und die Mittellinie des Auslassanschlusses (114, 314) nahe einer relativ großen Region der Fenster (124, 220) befinden; und die zweite Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) einen zylindrischen Stopfen aufweist, der betätigbar ist, um sich in dem Käfig zu bewegen, um das Regulieren der Fluid-Strömung zu erleichtern, wobei der Stopfen einen Körper (132) und eine sich von dem Körper (132) erstreckende Wand (135) aufweist, wobei die Wand (135) Durchgänge (136, 346) hat, die das zweite Strömungsdrosselungsgebiet (134) beinhalten, das die Strömung stärker beschränkt als das erste Strömungsdrosselungsgebiet (122), wobei sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets (134) in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befindet und die Strömung primär dann regelt, wenn der Stopfen beginnt, eine Strömung zu ermöglichen, und wobei sich zumindest ein Teil des zweiten Strömungsdrosselungsgebiets (134) nicht in der Nähe des ersten Strömungsdrosselungsgebiets (122) befindet und das erste Strömungsdrosselungsgebiet (122) die Strömung primär dann regelt, wenn der Stopfen kurz davor steht, eine vollständige Strömung zu ermöglichen.
Verfahren zum Regulieren einer Fluid-Strömung, wobei das Verfahre umfasst: Regulieren einer Strömung primär mit einem Strömungsdrosselungsgebiet (122) einer ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200), wenn die Strömung gering ist; und Regulieren einer Strömung primär mit einem Strömungsdrosselungsgebiet (134) einer zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung (130), wenn die Strömung hoch ist, wobei das Strömungsdrosselungsgebiet (134) der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) die Strömung weniger beschränkt als das Strömungsdrosselungsgebiet (122) der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200); dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strömungsdrosselungsgebiet (122) eine Reihe von Fenstern (124, 220) aufweist, wobei jedes Fenster in Richtung auf die vollständige Strömungsposition der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung schmaler wird.
Verfahren nach Anspruch 12, außerdem mit dem Regulieren der Strömung mit dem Strömungsdrosselungsgebiet (122) der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200) und dem Strömungsdrosselungsgebiet (134) der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung (130), wenn die Strömung moderat ist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem sich zumindest ein Teil des Strömungsdrosselungsgebiets (122) der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200) nicht in der Nähe des Strömungsdrosselungsgebiets (134) der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) befindet, wenn die Strömung hoch ist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem sich zumindest ein Teil des Strömungsdrosselungsgebiets (122) der ersten Strömungsdrosselungsvorrichtung (120, 200) in der Nähe des Strömungsdrosselungsgebiets (134) der zweiten Strömungsdrosselungsvorrichtung (130) befindet, wenn die Strömung gering ist.