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Druckminderventil zur Entnahme von Gasen aus Hochdruckbehältern.
Bei der Entleerung von Hochdruckgasbehältern soll der den Verbrauchern zugeführte Niederdruck konstant bleiben, obwohl der Gasdruck im Hochdruckbehälter mit zunehmender Entleerung ständig fällt. Um dies zu erreichen, wurde vorgeschlagen, den durch Einstellfedern und eine vom Niederdruck beeinflusste Membran gesteuerten Ventilteller des Minderventils einem zusätzlichen, vom hochgespannten Gas ausgeübten Druck auszusetzen, der den am Ventilsitz auftretenden veränderlichen Gasdruck stets ausgleicht.
Die Erfindung bezieht sich auf ein solches Druckminderventil mit einem unter dem Druck des hochgespannten Gases stehenden, den Ventilteller beeinflussenden längsbeweglichen Kolben und bezweckt, das Ventil, das sich bisher wegen verschiedener die Genauigkeit und insbesondere die Sicherheit seiner Funktion in Frage stellender Mängel praktisch nicht durchsetzen konnte, zu verbessern und praktisch auszugestalten, so dass es voll gebrauchsfähig und betriebssicher wird. Dies wird durch eine besondere Formgebung des den Abschluss der Hochdruckleitung bildenden Teiles des Ventilgehäuses erreicht. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der den Gasdruck auf den Ventilteller übertragende Kolben unmittelbar in diesem den Abschluss der Hochdruckleitung bildenden Teil des Ventilgehäuses eingebaut und geführt ist.
Hiedurch werden unnütze Schraubverbindungen vermieden, die hohen mechanischen Beanspruchungen unterworfen und daher schwer dicht zu halten sind ; überdies bekommt der ganze dem Druck des hochgespannten Gases ausgesetzte Gehäuseteil des Ventils eine geschlossene allen Beanspruchungen standhaltende einfache Form. Um die den Kolben abdichtende Membran samt einem sie festhaltenden Einsatzkörper in das Ventilgehäuse einführen zu können, weist dieses eine bis zur Kolbenführung reichende Querbohrung auf, die durch einen den Ventilsitz bildenden Körper abgeschlossen ist. Die Erfindung betrifft noch weitere vorteilhafte Ausgestaltungsformen des die Hochdruckleitung abschliessenden Ventilgehäuseteiles und der darin angeordneten Aufbauelemente, welche die Betriebssicherheit und die Genauigkeit der Niederdruckregelung erhöhen.
Auf der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen das erfindungsgemässe Druckminderventil in zwei senkrecht zueinander geführten Längsschnitten, Fig. 3 stellt einen Querschnitt durch das Ventil nach der I. inie III in Fig. 2 dar.
Das Ventilgehäuse 1 trägt einen Anschlussstutzen 2, der mittels Überwurfmutter 3 an einem Hochdruckgasbehälter bzw. an einem eigenen Verschlussventil desselben befestigt werden kann. Im Anschlussstutzen ist ein Sieb 4 eingebaut, das den Übertritt von Verunreinigungen aus dem Gasbehälter in das Minderventil verhindert. In das Ventilgehäuse 1 ist der den Ventilsitz bildende Krater 5 eingeschraubt.
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durch den Anschlussstutzen und das Ventilgehäuse zum Ventil selbst. Der Kanal 6 endigt in einer Verlängerung 7, die über die Abzweigung zum Krater hinausgeführt ist.
Diese Verlängerung des Kanals 6 dient dazu, um das Ventil vor Ausbrennen zu schützen, indem es die plötzliche Verdichtung der Gase beim Anschluss des Minderventils an den Hochdruckbehälter und die damit verbundene starke örtliche Erhitzung vom Sitze desMinderventils abzieht und in die Verlängerung 7 des Kanals 6 verlegt, wo hiedurch kein Schaden angerichtet werden kann. Gegenüber dem den Ventilsitz bildenden Krater 5 ist im Ventilgehäuse ein zylindrischer Führungsraum für den Kolben 9 angeordnet.
Da der Kolben von der Innenseite des. Ventilgehäuses her abgedichtet sein muss, wird die im Gehäuse zur Verschraubung des Ventilkraters vorgesehene Querbohrung bis zum Kolbenführungsraum vorgeführt. In die Querbohrung ist
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eine Membran ! 2 eingebracht, die gegen das innere Ende des Kolbens 9 angelegt ist und den Kolbenführungsraum gegen den Hochdruckraum dicht abschliesst. Zur Festlegung der Membran dient ein Einsatzkörper 10, der in die Querbohrung eingeschraubt ist. Der Einsatzkörper 10 ist so geformt, dass er über der Membran einen Hohlraum 8 für das Kolbenspiel bzw. die Bewegung der Membran frei lässt.
Der Hohlraum 8 steht über einen durch den Einsatzkörper 10 verlaufenden Kanal 11 von sehr kleinem
Querschnitt mit dem Hochdruckraum in Verbindung. Der den Kanal 11 umgebende Teil des Einsatzkörpers ist düsenförmig gegen den Ventilsitz vorgezogen. Die durch den Ventilsitz in den Niederdruckraum strömende Gasmenge übt dieser Düsenform zufolge eine gewisse ejektorartige Wirkung in dem
Sinne aus, als sie den Druck im Vorraum 8 über der Membran 12 gegenüber dem Hochdruckraum vermindert. Der Druck im Raum 8 wird um so kleiner sein, je schneller das Gas durch den Ventilsitz ausströmt, d. h. je mehr Gas vom Ventil geliefert werden muss. Je grösser aber der relative Unterdruck im
Vorraum 8 ist, um. so mehr wird der Kolben 9 gegen den Vorraum 8 vorrücken und um so mehr wird das
Ventil geöffnet.
Die bei grösserer Gasentnahme durch die grössere Gasgeschwindigkeit bedingte stärkere Drosselung wird somit durch die beschriebene Ausbildung des Ventils ausgeglichen, indem der Ventilteller bei grossen entnommenen Gasmengen durch den Kolben 9 weiter geöffnet wird, als der normalen Ein- stellung des Ventils entspricht.
Der Ventilteller 13 ist von einem in der Richtung des Ventilhubs beweglichen Führungskörper 14 getragen ; an diesem stützt er sich mittels einer kugelig vorgewölbten Fläche 16 ab und wird durch ihn übergreifende Laschen 15 festgehalten. Durch diese Anordnung wird ein vollkommenes Aufsitzen des
Ventiltellers auf deIIÍ'KÍater 5. erzielt. Der Teil des Ventiltellers, der mit dem Krater 5 zusammenwirkt, wird von einem aus Hartgummi'bestehenden Einsatzstück 17 gebildet.
Der Kolben 9 ist in seiner Bohrung in der Richtung des Ventilhubes beweglich. Er ragt aus dem
Ventilgehäuse 1 heraus und ist gegen den Führungskörper 14 abgestützt. Da der Kolben den gleichen
Querschnitt hat wie die Öffnung des Ventilkraters, so wird der Druck, den das hochgespannte Gas auf den Ventilteller ausübt, durch den Druck, mit dem sich der Kolben gegen den Führungskörper 14 abstützt, vollkommen ausgeglichen. Der Kolben 9 hat kalottenförmig abgerundete Stirnflächen. Hiedurch wird vermieden, dass bei plötzlicher Änderung der Ventilstellung der Kolben die Membran 12, die durch das hochgespannte Gas gegen ihn gepresst wird, durchstanzt, was bei eben ausgebildeter und scharf- kantiger Kolbenstirnfläche leicht geschehen würde.
Zum Abschluss des Raumes, in den das Gas durch das Minderventil ausströmt, dienen je eine
Abdeckhaube 18 und 19. In der einen Haube 18 ist ein Sicherheitsventil angeordnet. Dieses besteht aus einem federbelasteten Ventilteller 20, der bei einem bestimmten Überdruck in dem vom Ventilkörper 1 und der Haube 18 gebildeten Raum das Gas nach aussen abströmen lässt. Der Innenraum der Abdeck- hube 19ist gegen den Niederdruckraum durch eine dehnbare Membran 21 abgegrenzt. Auf die Membran 21 wirkt einerseits der Gasdruck im Niederdruckraum und anderseits die Einstellvorrichtung über den
Druekteller 22 ein.
Gegen den Druckteller 22 stützt sich eine Feder 23 ab, die mit ihrem andern Ende gegen einen
Teller 24 drückt, der auf einem Bolzen 25 festsitzt. Der Bolzen 25 ist auf dem das Ventil tragenden
Führungskörper 14 angebracht und ragt durch eine in der Membran 21 1 und im Druekteller 22 vorgesehene Öffnung in das Innere der Haube 19 vor. Die Feder 23-ist bestrebt, den Führungskörper 14 an die
Membran 22 anzudrücken. Der Führungskörper weist eine Dichtungsfläche 26 auf, die vorteilhaft kalottenförmig ausgebildet ist und mit der durch den Druckteller 22 ebenfalls kalottenförmig aus- gewölbten Membran zusammenwirkt.
Die Regel-oder Einstellvorrichtung besteht aus einer von Hand aus zu betätigenden Einstellschraube 27, die am Boden der Haube 19 eingeschraubt ist. Diese Schraube drückt mittels einer Scheibe 28 auf eine starke Schraubenfeder 29, die sich mit ihrem anderen Ende gegen einen becherförmig ausge- gebildeten Träger 30 abstützt. Im Inneren des becherförmigen Trägers 30 befindet sich eine Feder 31.
Diese stützt sich einerseits am Boden des Becherträgers anderseits am Druckteller 22 ab.
Das im Druckminderventil entspannte Gas wird aus dem Niederdruckraum durch einen Kanal 32, ) in dem ein Absperrorgan 33 eingebaut ist, dem Verbraucher (Schweissbrenner) zugeführt.
Bei Gebrauch wird durch Verstellung der Einstellschraube ein bestimmter Druck im Niederdruck- raum eingestellt. Da die Ventileinstellung gänzlich unabhängig von dem Druck im Hochdruckbehälter ist, bleibt dieser Druck während der ganzen Entleerungszeit erhalten, gleichgültig, welche Menge von
Gas entnommen wird. Zur Vermeidung von zufällig entstandenen Überdrücken im Niederdruckraum i dient das Sicherheitsventil, das über einem gewissen einstellbaren Druck den Niederdruckraum öffnet und die Gase ins Freie ausströmen lässt. Gleichzeitig ist aber durch die neuartige Konstruktion des
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und kommt hiebei mit der Dichtungsfläche 26 des Gehäuses 14 ausser Eingriff, so dass das Gas aus dem ) Niederdruckraum durch die Öffnung in der Membran in das Innere der Haube 19 und von da durch die
Ausströmöffnung 34 in das Freie entweichen kann.
Ist der Druck abgesunken, so legt sich die Membran unter der Wirkung der Einstellfedern wieder an die Dichtungsfläche des Gehäuses 14 an und der Nieder-
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druckraum ist wieder abgeschlossen. Um zu verhindern, dass sich die Membran 21 zu weit nach aussen vorwölbt, ist in der Wand der Haube ein Absatz 35 eingedreht, gegen den sich der Druckteller 22 abstützen kann.
Die Anordnung des Ventiltellers, die eine allseitige geringe Beweglichkeit desselben zulässt, bürgt für einen ständig sicheren Abschluss des Ventils auch dann, wenn sich der Kraterrand in den Hartgummiteil des Ventiltellers schon etwas eingedrückt hat und ist daher für ein anstandsloses Arbeiten besonders wichtig.
Die dünne Drosselbohrung 11 zwischen dem Vorraum 8 des Kolbens 9 und der Hochdruckleitung hat, ähnlich wie die Verlängerung 7 der Hochdruckleitung, den Zweck, die den Kolben abdeckende Membran vor Ausbrennen zu schützen, indem sie Druckstösse und dadurch bedingte örtliche Erhitzungen von derselben abhält.
Bei dem neuen Druckminderventil wird das den Abschluss der Hochdruckleitung bildende Ventilgehäuse erstmalig so ausgeführt, dass es für Lieferung von grossen Gasmengen bei unbedingt gleichbleibendem Niederdruck geeignet ist und dabei dennoch auch bei höchsten Drücken völlige Betriebssicherheit gewährleistet. Der einheitliche Aufbau des Ventilgehäuses aus einem Stück unter Vermeidung aller überflüssigen Schraubverbindungen, die besondere Ausbildung und Anordnung des Ausgleichskolbens 9 und der ihn abdichtenden Membran sowie die Formgebung des diese Membran festhaltenden und die Verbindung zwischen Kolbenführungsraum und Hochdruckraum herstellenden Einsatzkörpers 10 tragen gemeinsam zur Erreichung dieses Zieles bei und ermöglichen überdies einen einfachen und billigen Aufbau des ganzen Ventils.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Druckminderventil zur Entnahme von Gasen aus Hochdruckbehältern mit einem unter dem Druck des hochgespannten Gases stehenden, den Ventilteller beeinflussenden längsbeweglichen Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) unmittelbar in dem den Abschluss der Hochdruckleitung bildenden Teil des Ventilgehäuses (1) geführt ist.