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Vorrichtung zur Verhinderung des Zurückströmens eines gasförmigen Mediums in eine
Leitung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die dazu dient, ein gasförmiges Medium in der einen Richtung durchzulassen, es jedoch zu hindern, in entgegengesetzter Richtung zurückzuströmen. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweis ? bei Gasschweissapparaten verwendet. Die füi diesen Zweck bisher verwendeten sogenannten Rückstromsperren erfordern eine verhältnismässig hohe Auslösekraft, um ein Zurückströmen des gasförmigen Mediums wirksam verhindern zu können, wodurch sie auch dem Vorwärtsströmen des gasförmigen Mediums einen verhältnismässig hohen Widerstand entgegensetzen.
Ausserdem verursachen die bekannten Sperren leicht ein brummendes Geräusch sowie Beeinträchtigungen der Durchströmungsgeschwindigkeit des Mediums bei gewisser Mediumdurchströmmenge. All diese Nachteile wirken sich bei Gasschweissanlagen besonders ungünstig aus.
Die EtlmJrng bezweckt nun unter Vermeidung der genannten Nachteile die Sperrvorrichtung so auszubilden, dass sie bei kleinstmöglichem Widerstand ein Zurückströmen des gasförmigen Mediums sicher verhindert, und dass das Entstehen eines brummenden Geräusches in der Vorrichtung verhindert wird. Erreicht wird dies bei einer derartigen Sperrvorrichtung, die ein mit Membransteuerung versehenes Ventil besitzt, das unter dem Einfluss einer Vorspannung seine
Schliesslage einzunehmen sucht, dadurch, dass er- findungsgemäss das Ventil derart angeordnet ist, dass es unter dem Einfluss des vorwärtsströmenden gasförmigen Mediums von einer erheblich ver- ringerten Vorspannung beeinflusst wird.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, es zeigen Fig. 1 eine
Schweissanlage mit einer Rückstromsperren nach der Erfindung, Fig. 2 einen Mittelschnitt durch die Rückstromsperre.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Schweissanlage wird einem Schweissbrenner 1 über die Zufuhr- leitung 2, das Absperrventil 3, den Druckregler 4 und ein Manometer 5 durch einen beweglichen
Schlauch 6 Sauerstoff zugeführt. Acetylen wird dem Schweissbrenner über die Zufuhrleitung 7, das Absperrventil 8, den Druckregler 9 und die
Rückstromsperre 10 durch einen beweglichen Schlauch 11 zugeführt. Die Absperrventile 3 und 8 sind auf einer gemeinsamen Befestigung 12 angebracht. Die Zufuhrleitung 2 für den Sauerstoff soll an eine Speiseleitung angeschlossen sein, die zu einer Sauerstoffzentrale führt, die vorzugsweise aus einer Anzahl von Sauerstoffbehältern besteht, während die Zufuhrleitung 7 für Acetylen an eine Speiseleitung angeschlossen sein soll, die in unmittelbarer Verbindung mit einem Acetylengenerator oder einer Anzahl Acetylenbehälter steht.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Rückstromsperre mit einem, mit der Zufuhrleitung 7 in Verbindung stehendem Zuflusskanal 13 versehen, der in eine Ventilkammer 14 führt, deren eine Wandung mit einer Dichtungsscheibe 15 versehen ist, mit der ein Ventilsitz 16, der in einer Membrane 17 aufgehängt ist, zusammenwirken soll. Auf der dem Ventilsitz abgewandten Seite der
Membrane 17 befindet sich eine Membrankammer 18, in der eine Feder 19 angebracht ist, die den Ventilsitz 16 gegen die Dichtungsscheibe 15 drückt. Der Ventilsitz 16 ist auf einer Membran- schraube 20 angeordnet, die mit einem Kanal 21 versehen ist. Der als Abflussleitung dienende
Schlauch 11 ist iiber einen Schlauchsockel 22 an die Membrankammer 18 angeschlossen.
Wie aus der Zeichnung deutlich hervorgeht, bildet das eine Ende der Membranschraube 20 eine
Injektordüse und der Schlauchsockel 22 eine
Injektorhülse.
Wenn das Brenngas, beispielsweise Acetylen, durch den Zuflusskanal 13 in die Rückstrom- sperre fliesst, aber kein Acetylen durch sie hin- durchströmt, da das Acetylenventil am Schweiss- brenner geschlossen ist, wird der Sitz 16 von der Feder 19 mit einer gewissen Vorspannung gegen die Dichtungsscheibe 15 gedrückt. Diese
Federkraft muss so gross sein, dass durch sie allein eine sichere Dichtung zwischen den Teilen 16 und 15 gegen ein Zurückströmen des Sauerstoffes gewährleistet ist, der z. B. infolge Verstopfung des Mundstückkanals des Schweissbrenners oder infolge von Ventil-und Druckreglerdefekten unter dem Einfluss seines hohen Druckes vom
Schweissbrenner durch den Schlauch 11 zur Rück- stromsperre zu gelangen sucht.
Vollkommene Abdichtung ist im allgemeinen auch erforderlich,
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wenn der Sauerstoff im Verhältnis zum Druck in der Kammer 14 einen so geringen Überdruck hat, dass dieser Rückdruck auf die Membrane nicht wesentlich dazu beitragen kann, die Dichtungskraft zwischen den Teilen 16 und 15 zu erhöhen.
Da demnach die Membranfeder kräftig gewählt werden muss, um sichere Abdichtung zu gewährleisten, wenn ein Vorwärtsströmen von Acetylen nicht stattfindet, so hat dies zur Folge, dass die bisher verwendeten Rückstromsperren, in denen der Injektor fehlt, auch dem normalen Vorwärtsströmen des Mediums einen erheblichen Widerstand entgegensetzen. Wenn das Acetylen in der vorgesehenen Richtung durch die Rückstromsperre der Fig. 2 strömt, entsteht durch das Saugen des Injektors in der Membrankammer 18 ein gewisser Unterdruck, der die Federkraft so beeinflusst, dass der Ventilsitz 16 nunmehr unter einer erheblich herabgesetzten Vorspannung steht.
Die
Hubhöhe der Membrane nimmt durch die Feder- entlastung erheblich zu, und man erhält einen bedeutend kleineren Durchströmungswiderstand. Der Hauptwiderstal1d im Apparat wird hiebei nicht mehr zwischen Sitz und Dichtungsscheibe auftreten, sondern im Kanal 21 der durchbohrten
Membranschraube. Versuche haben ergeben, dass man in einem Apparat mit Injektor und mit einem Kanal 21 von 3 mm Durchmesser geringeren
Widerstand vorfindet, als in einem Apparat ohne
Injektor mit einem Kanal 21 von 6 mm Durch- messer. Dieser verringerte Widerstand in der
Rückstromsperre hat u. a. zur Folge, dass in der
Zufuhrleitung 7 kein so hoher Druck wie bei den bisherigen Anordnungen zu herrschen braucht, um trotzdem den erforderlichen Druck im Schweiss- brenner erzielen zu können.
Die Zufuhrleitung 7 kann daher beispielsweise unmittelbar von einem
Niederdruckacetylengenerator gespeist werden.
Der verringerte Widerstand in der Rückstrom- sperre ermöglicht es auch, einen grösseren Druck- fall im Druckregler 9 zulassen zu können, so dass dieser unter einem grösseren Krafteinfluss arbeitet und man den erheblichen Vorteil erzielt, dass beim
Anschluss mehrerer Gasschweiss-oder Gas- schneideanlagen gemäss Fig. 1 an dieselben
Speiseleitungen für Sauerstoff bzw. Acetylen das
Anlassen oder Absperren an dem einen Schweiss- oder Schneidbrenner die Funktion der anderen
Stellen nicht beeinflusst.
Bei den bekannten Rückstromsperren muss die
Kraft der die Membrane beeinflussenden Feder mittels einer durch Drosselung zwischen Ventil- sitz und Dichtungsscheibe erzeugten Differenz zwischen den Gasdrücken in den Kammern zu jeder Seite der Membrane überwunden werden, damit sich der Sitz überhaupt von der Dichtungs- scheibe hochheben kann. Aber eine grosse Druck- differenz ergibt eine kleine erforderliche Durch- strömungsnäche für eine gewisse Gasmenge, was in diesem Falle bedeutet, dass sich der Sitz nur sehr wenig von der Dichtungsscheibe hochhebt, wenn geringe Gasmengen durch den Apparat strömen. Und je grösser der Kanal in der Mem- branschraube ist, desto kleiner fällt diese Hubhöhe aus. Wenn das Acetylen durch den Apparat strömt, und die Membrane also frei schwebt, befindet sich die Membrane in einer sehr labilen Gleichgewichtslage.
Möglicherweise befindet sich dieselbe ständig in sehr kleinen periodischen Bewegungen. Wenn die Hubhöhe dann sehr klein ist, werden diese kleinen Bewegungen die Durch- strömungsfläche zwischen dem Sitz und der Dichtungsscheibe so sehr verändern, dass die Druckdifferenz zwischen den Kammern zu jeder Seite der Membrane periodisch um so grosse Werte abgeändert wird, dass die Membrane in hörbare Vibrationen versetzt wird, Der Apparat "brummt", und das Gas strömt stossweise hindurch. Wenn der Acetylenverbrauch zunimmt, hören die Vibrationen auf, da die Hubhöhe zunimmt. Man kann diese Vibrationen auch bei sehr kleinen Acetylenmengen ausschalten, wenn der Kanal in der Membranschraube klein genug gehalten wird.
Aber in diesem Falle entsteht im Apparat ein grosser Widerstand bei grossen Acetylenmengen, was von grossem Nachteil ist, besonders, wenn der Apparat an eine Niederdruckleitung angeschlossen ist.
In der Rückstromsperre gemäss der Erfindung wird die Membrane dagegen, wie erwähnt, höher angehoben ; es entstehen keine Vibrationen und daher auch kein brummendes Geräusch. da das
Gas ruhig durch die Rückstromsperre strömt.
Besonders der letztgenannte Umstand ist bei
Schweissarbeiten von wesentlicher Bedeutung.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebene und auf der Zeichnung veranschaulichte Aus- führungsform beschränkt, da die Erfindung in auch für die Zwecke anderer, mit Membran- steuerung arbeitenden Vorrichtungen mit Vorteil verwendet werden kann. Es können z. B. auch mehrere Membranen und/oder mehrere Injektoren im Apparat vorhanden sein, wie auch mehrere
Ventilkörper im gleichen Apparat je von einer eigenen oder von einer gemeinsamen Membran beeinflusst werden. Die die Membran belastende
Feder kann durch Gewichte, Mediumdruck od. dgl. ersetzt sein.
Gemäss Fig. 2 ist die Membranschraube mit einem Durchgangskanal versehen, dieser Kanal kann stattdessen auch ausserhalb des Umkreises der Membran durch das Gehäuse der Sperre zur Membrankammer 18 verlaufen, wobei der
Injektor zur Senkung des Druckes in der Mem- brankammer in einer anderen geeigneten Weise angeordnet sein kann. Der Nebenschlussstrom durch die Membrankammer kann selbsttätig unter dem Einfluss der Menge des durch den Apparat strömenden Mediums geregelt sein.
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