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Absperr-und Regelventil, insbesondere für Gasflaschen
Die Erfindung betrifft ein Absperr- und Regelventil, insbesondere für Gasflaschen, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten Ventilkörper, der in seiner Schliessstellung von dem auf die Rückseite des Ventilkörpers wirkenden Druck des Mediums gegen einen ringförmigen Ventilsitz gedrückt wird und ausserdem in Öffnungsrichtung von dem auf einen den Ventilsitz umgebenden Teil seiner Vorderseite wir- kenden Druck des Mediums belastet ist, und der in seiner Offenstellung vom jeweiligen Auslassdruck des
Ventils mittels eines von diesem Auslassdruck belasteten Steuerstiftes gesteuert wird, wobei sich dieser Steuerstift durch eine Bohrung im Ventilkörper erstreckt und ein an dessen Rückseite angeordnetes Hilfsventil steuert,
das mit einem die Bohrung umgebenden Ventilsitz zusammenwirkt und gegen diesen mittels einer Feder gedrückt wird.
Es sind bereits Ventile bekannt, bei denen ein Steuerstift auf die Vorderseite des Ventilkörpers drückt, wobei dieser Steuerstift an einer Membran befestigt ist, die vom Lieferdruck, also dem Auslassdruck des Ventils, belastet ist und auf die in entgegengesetzter Richtung eine oder mehrere Druckfedern wirken, die das Ventil in Öffnungsrichtung belasten. Wenn das Ventil geschlossen werden soll, wird der Steuerstift entgegen dem Druck der Federn zurückgezogen und die unmittelbar auf die Rückseite des Ventilkörpers wirkende Schliessfeder drückt gemeinsam mit dem ebenfalls auf die Rückseite des Ventilkörpers wirkenden Druck des Mediums diesen Ventilkörper gegen den Ventilsitz.
Die genannte Membran ist mit der zugehörigen Belastungsfeder üblicherweise in einem getrennten Reglergehäuse angeordnet, das ausserdem ein Reduktionsventil aufweisen kann und das vom Ventilgehäuse leicht lösbar ist.
Bei diesen bekannten Gasflaschenventilen ist die Rückseite des Ventilkörpers stets dem vollen Druck des Mediums in der Gasflasche ausgesetzt. Dies bedeutet, dass die in der Öffnungsrichtung wirkende Federbelastung auf die Membran kräftig sein muss und dass die Membran einen verhältnismässig grossen Durchmesser haben muss. Dadurch erhält das Reglergehäuse notwendigerweise entsprechend grosse Ausmasse und der Herstellungspreis wird verhältnismässig hoch. Ausserdem ist die mittels Membran erzeugte Regelfunktion verhältnismässig grob, weshalb sich die Notwendigkeit ergeben kann, ein weiteres Regelventil, z. B. in Verbindung mit dem Reduktionsventil, anzuordnen.
Man könnte sich denken, dass sich die oben erwähnten Nachteile durch die Verwendung entsprechend kleiner Absperr- und Regelventile vermeiden lassen, da hiedurch eine entsprechende Herabsetzung des auf die Rückseite des Ventilkörpers wirkenden Gesamtdruckes des Mediums, der von der durch den Steuerstift ausgeübten Belastung überwunden werden muss, erreicht werden würde. Die Verwendung eines kleinen Ventils ist jedoch aus andern Erwägungen nicht möglich, wobei ganz besonders zu berücksichtigen ist, dass die Durchströmungskapazität genügend gross sein muss. Dabei reicht es nicht immer aus, wenn nur auf die gewünschte maximale Liefermenge pro Zeiteinheit Rücksicht genommen wird, sondern es kann bei Vorratsbehältern, z.
B. bei Gasflaschen, von ausserordentlich grosser wirtschaftlicher Bedeutung sein, wenn die Möglichkeit besteht, den Vorratsbehälter schnell durch das dann als ein Kontraventil wirkende Ventil zu füllen.
In der Praxis ist es also nicht möglich, den Ventilkörper so klein auszubilden, dass die vom Druck des Mediums auf die Rückseite des Ventilkörpers herrührende Schliesskraft klein genug wird, und es muss
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ausserdem bei der Ausbildung der Regeleinrichtung, insbesondere bei der Ausbildung der Membran und deren Federbelastung, mit einer Schliesskraft gerechnet werden, die nicht nur von erheblicher Grösse ist, sondern auch in erheblichem Umfang in Abhängigkeit vom Druck des Mediums auf der Einlassseite des Ventils variiert. Wenn es sich im besonderen um ein Gasflaschenventil handelt, hängt die Schliesskraft somit vom Inhalt und von der Temperatur der Flasche ab.
Die Erfindung bezweckt, ein insbesondere für Gasflaschen bestimmtes Absperr- und Regelventil zu schaffen, bei welchem die oben erwähnten Nachteile der bekannten Ventile nicht auftreten. Das erfindungsgemässe Ventil ist mit andern Worten so beschaffen, dass es nicht nur eine ausreichend grosse Durchströmungskapazität hat, sondern gleichzeitig nur verhältnismässig kleine Kräfte zum Öffnen und Regeln benötigt.
Dies wird beim eingangs genannten Ventil gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass das Hilfsventil in einer Druckentlastungskammer angeordnet ist, die vom Hauptventilkörper und einer im Ventilgehäuse festsitzenden Führung desselben begrenzt ist und durch mindestens eine Drosselpassage mit der Einlassseite des Ventils in Verbindung steht.
Es sind Absperrventile mit einer Druckentlastungskammer bekannt, die bewirkt, dass der Ventilkörper, obgleich er in der Schliessstellung des Ventils vom vollen, sich durch die Drosselpassage zur Druckentlastungskammer ausbreitenden Druck des Mediums gegen den Ventilsitz gedrückt wird, nach dem Öffnen des verhältnismässig kleinen Hilfsventils von einem wesentlich geringeren Druck des Mediums belastet ist. Es ist daher nur eine geringe Kraft zur Bewegung des Ventilkörpers in Öffnungsrichtung erforderlich. Diese Wirkung ist beim erfindungsgemässen Ventil mit einer Regelfunktion kombiniert, die durch das Hilfsventil ausgeübt wird und deshalb nur eine geringe äussere Kraft erfordert, die mittels des Steuerstifts auf das Hilfsventil übertragen wird. Das vom Auslassdruck geregelte Steuerorgan des Steuerstifts, z.
B. eine Membran, braucht also nur kleine Einstellkräfte auszuüben und kann deshalb entsprechend klein bemessen sein, so dass das gesamte Ventilaggregat eine sehr gedrängte Konstruktion aufweisen kann.
Die Regelfunktion beruht darauf, dass das Hilfsventil in seiner Offenstellung stets in der Schliessrichtung von der Schliessfeder und dem in der Druckentlastungskammer herrschenden herabgesetzten Druck des Mediums belastet ist und in der Öffnungsrichtung von der durch den Steuerstift übertragenen Öffnungkraft, die vom jeweiligen Auslassdruck des Ventils bestimmt ist. Wird angenommen, dass dieser Auslassdruck auf Grund von Änderungen im Verbrauch oder infolge von Druckschwingungen an der Einlassseite des Ventils, also beispielsweise in einer Gasflasche die Grösse übersteigt, für welche das Ventil justiert ist, so wird der Druck des Steuerstifts auf das Hilfsventil entsprechend kleiner, so dass sich dieses Ventil seinem Sitz nähert und dieAuslassbohrung der Druckentlastungskammer mehr oder weniger schliesst.
Hiedurch steigt der herabgesetzte Druck in dieser Kammer und der Hauptventilkörper bewegt sich gegen seinen Sitz, wodurch die Lieferung verringert wird, bis der Auslassdruck wieder die gewünschte Grösse aufweist. In der gleichen Weise bewirkt eine Verringerung des Auslassdruckes einen Druckabfall in der Druckentlastungskammer, so dass der Hauptventilkörper in diesem Falle von seinem Sitz weg bewegt wird, wodurch die Lieferung erhöht wird, bis der gewünschte Auslassdruck wieder erreicht ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform unter Hinweis auf die Zeichnung hervor, in welcher Fig. 1 einen teilweise schematischen Längsschnitt durch ein erfindungsgemässes Ventil zeigt und Fig. 2 einen Teil des in Fig. 1 gezeigten Ventils in grösserem Massstab.
Das gezeigte Ventil hat ein Ventilgehäuse l mit einem mit Gewinde versehenen Stutzen 2, der zum festen Einschrauben in den Hals einer nicht gezeigten Gasflasche bestimmt ist. Am oberen Ende des Ventilgehäuses 1 kann ein Reglergehäuse 3 angeordnet werden, das nur rein schematisch in Fig. 1 angedeutet ist.
Im Ventilgehäuse 1 ist eine Ventilkammer 4 ausgebildet, die sich nach oben zu einem im Gehäuse 1 ausgebildeten Ventilsitz 5 erstreckt, s. Fig. 2. Dieser Ventilsitz wirkt mit einem kolben - förmigen Ventilkörper 6 zusammen, der in seiner nach oben gewendeten Vorderseite eine eingelassene Dichtung 7 aufweist, und dessen Rückseite mit einem Mantel 8 zusammenhängt, der teleskopartig eine Ventilführung 9 umschliesst. Diese Führung sitzt fest im Ventilgehäuse 1 und ist in der gezeigten Ausführungsform mittels eines mit Gewinde versehenen Fusses 10 in ein Gewinde 11 im unteren Ende der Ventilkammer 4 eingeschraubt. Durch eine Anzahl von Löchern 12 im Fuss 10 hat das Druckmedium, im vorliegenden Fall also das Gas, freie Passage nach oben in die Ventilkammer 4.
Die Führung 9 hat die Form eines Pfropfens, der mit einem gewissen Spielraum in den Mantel 9 hineinpasst und der an seiner Aussenseite mit ringförmigen Nuten 13 versehen ist. Über den grössten Teil der Länge enthält die Führung 9 eine zentrale Bohrung 14, die nach oben offen ist und an ih-
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rem oberen Ende einen Hilfsventilkörper 15 enthält, der in Aufwärtsrichtung von einer in der Boh- rung 14 angeordneten Verschliessfeder 16 belastet ist und durch eine Dichtung 17 mit einem Ven- tilsitz 18 zusammenwirkt, der in der Unterseite des Hauptventilkörpers 6 ausgebildet ist.
Der
Hilfsventilkörper 15 enthält einen Steuerstift 19, der sich frei durch eine Bohrung 20 im Hauptventilkörper 6 erstreckt und mit seinem oberen Ende mit einer Stange 21 zusammenwirken kann, die fest in einer Membran 22 sitzt, die an ihrer Oberseite von einer Druckfeder 23 belastet ist.
Die beschriebene Ventilkonstruktion wirkt auf folgende Weise :
In der Schliessstellung ist die Stange 21 gegen die Wirkung der Feder 23 vom Stift 19 abge- hoben, und sowohl das Hauptventil als auch das Hilfsventil werden geschlossen gehalten, teils von der
Verschliessfeder 16, teils vom Druckmedium auf die Einlassseite des Ventils, da dieses Druckmedium durch den Stutzen 2 und die Löcher 12 freien Zutritt zur Ventilkammer 4 hat und von dieser durch den als eine Drosselpassage wirkenden Spalt zwischen dem Mantel 8 und der Führung 9 in die
Kammer 24 unter dem Hauptventilkörper 6 dringen kann. Von dieser Kammer kann sich das Druck- medium weiter zur Bohrung 14 unter dem Hilfsventilkörper 15 verpflanzen.
Sowohl die Rückseite des Hauptventilkörpers 6 als auch die Rückseite des Hilfsventilkörpers 15 werden also in der Schliess- richtung vom Mediumdruck auf die Einlassseite des Ventils belastet sein, und in derselben Richtung wirkt der Mediumdruck auf die freie, untere Endfläche 25 des Mantels 8. In entgegengesetzter Richtung wirkt der Mediumdruck auf den den Ventilsitz 5 umgebenden Teil 26 der Vorderseite des Haupt- ventilkörpers 6. Das Areal dieses ringförmigen Teils 26 ist in der gezeigten Ausführungsform etwas grösser als das Areal der Endfläche 25 des Mantels 8.
Wenn die Stange 21 durch Handbetätigung freigegeben wird, wird die Feder 23 die Mem- bran 22 und damit die Stange 21 nach unten zwingen, so dass diese gegen den im Hilfsventilkör- per 15 sitzenden Stift 19 in Anlage gerät. Dadurch wird die Schliesskraft auf diesen Ventilkörper überwunden, so dass von der Kammer 24 durch die Bohrung 20 freies Ausströmen zum Auslasska- nal 27 des Ventils ermöglicht wird. Hieraus folgt, dass der Mediumdruck, der in der Schliessstellung die Rückseiten der beiden Ventilkörper 6 und 15 beeinflusste, wesentlich herabgesetzt wird, und da- durch der abwärtsgerichtete Mediumdruck auf den Ringteil 26 im Verhältnis zum aufwärtsgerichteten
Mediumdruck überwiegt, so dass das Hauptventil 6 geöffnet wird.
Voraussetzung hiefür ist jedoch, dass die jeweilige Liefermenge die Gasmenge übersteigt, die durch den Spalt zwischen dem Mantel 8 und der Führung 9 in die Kammer 24 eindringen kann, von wo das Gas durch die Bohrung 20 und den
Kanal 27 ausströmen kann.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen gezeigte Ausführungsform begrenzt, da eine Viel- zahl von Änderungen denkbar ist. Beispielsweise brauchen der Ventilkörper 6 und die Führung 9 nicht unbedingt teleskopartig zusammenzuwirken, wenn die beiden Elemente durch einen Balg miteinan- der verbunden ausgebildet werden. Der begrenzte Zutritt des Druckmediums zur Druckentlastungskam- mer 24 kann dann auf andere Weise als durch den zuvor erwähnten Spalt zuwegegebracht sein, indem beispielsweise ein enges Loch die gedrosselte Verbindung zwischen der Ventilkammer 4 und der Boh- rung 14 schaffen kann.
Schliesslich sei erwähnt, dass die besprochene Ventilkonstruktion auch auf andern Gebieten als bei
Flaschengasanlagen Verwendung finden kann. Beispielsweise kann sie an Reglern zum Steuern eines Flüs- sigkeitsstroms, z. B. eines Wasserstroms, benutzt werden.