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Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler, bestehend aus einem Gehäuse mit Ein- und Ausgang und einer dazwischenliegenden, mit von einem Ventilkörper beherrschten Durchgang versehenen Trennwand, einer entgegengesetzt zum Durchgang in der Trennwand eingespannten Ausgleichsmembran, einer den Raum zwischen einem Gehäusedeckel und der Trennwand mit Ausgleichsmembran unterteilenden, über ein Gestänge mit dem
Ventilkörper verbundenen und in Richtung öffnen des Ventilkörpers mit einer Sollkraft belasteten
Arbeitsmembran, wobei der Raum zwischen Ausgleichsmembran und Arbeitsmembran über einen Kanal mit dem
Ausgang des Ventilgehäuses in Verbindung steht.
Der Aufgabe, einen etwas höheren Gasdruck in einer Zuleitung auf den für nachgeschaltete
Verbrauchsgeräte benötigten Druck zu reduzieren und zu regeln, werden diese Gasdruckregler gerecht.
Ein immer grösserer Verbrauch bedingt aber, den Gasdruck in den Zuführungsleitungen auf einige tausend mmWS, ja sogar auf 30000 mmWS zu erhöhen, der dann möglichst von einem Gasdruckregler auf einen Druck von z. B. 100 mmWS reduziert und geregelt werden muss. Dieser bedingt grosse Druckabfall innerhalb des
Druckreglers, hat zur Folge, dass am Regelventil Austrittsgeschwindigkeiten bis zur Schallgeschwindigkeit auftreten, die dann am Reglerausgang schwache Longitudinalschwingungen hervorrufen. Diese Schwingungen gelangen auch über den Kanal in den Raum unterhalb der Arbeitsmembran, werden von der Arbeitsmembran auf den Ventilkörper übertragen, und vergrössern somit die Schwingungsamplituden auf ein unerwünschtes, ja sogar gefährliches Mass.
Aus diesem Grund ist bei einem bekannten Gasdruckregler der die Druckimpuls übertragende Kanal an einer Stelle düsenartig verengt. Diese Verengung hat aber den Nachteil, dass nicht nur die
Schwingungsamplituden, sondern auch die Regelimpulse gedämpft werden, wobei die Regelcharakteristik verschlechtert wird.
Den gleichen Nachteil besitzt ein anderer bekannter Gasdruckregler, bei dem die Bewegung der Arbeitsmembran durch eine Kolbenbremse gedämpft wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasdruckregler zu schaffen, der unter Beibehaltung der guten Regelcharakteristik die bei grossem Druckabfall auftretenden Schwingungen unterbindet. Dies geschieht erfindungsgemäss dadurch, dass in dem, den Raum zwischen Ausgleichsmembran und Arbeitsmembran mit dem Ausgang des Ventilgehäuses verbindenden Kanal ein doppelseitig wirkendes, in der Nullstellung den kleinsten Querschnitt des Kanals freigebendes Dämpfungsventil angeordnet ist.
Durch die Anordnung des doppelseitig wirkenden Dämpfungsventils in dem genannten Kanal werden zwar die bei Änderung der im Ausgang des Gasdruckreglers abgegebenen Durchgangsmenge auftretenden Druckänderungen auf die Arbeitsmembran nahezu ungedämpft übertragen, weil die kinetische Energie eines anhaltenden Druckunterschiedes zwischen den beiden Kanalausgängen den Ventilteller des Dämpfungsventils aus seiner Nullstellung verdrängt, womit ein grösserer Querschnitt freigegeben wird, die schwachen Longitudinalwellen jedoch erreichen nicht die Arbeitsmembran, da deren geringe kinetische Energie am Ventilteller in potentielle Energie umgewandelt wird. Auch eventuell auftretende Schwingungsamplituden nehmen exponentiell ab, da durch Umwandlung eines Teiles der kinetischen Energie in potentielle Energie eine Dämpfung vorhanden ist.
Es ist für eine gute Schwingungsunterdrückung wichtig, dass dieses Dämpfungsventil zwischen Gasdruckreglerausgang und Druckraum unter der Arbeitsmembran angeordnet ist, damit diese Druckschwingungen nicht zur Arbeitsmembran gelangen. Eine Anordnung des genannten Dämpfungsventils in der Atmungsöffnung, die den Raum oberhalb der Arbeitsmembran mit der Aussenluft verbindet, wirkt nicht schwingungsdämpfend, da die ungehindert zur Arbeitsmembran gelangenden Druckschwingungen diese in Bewegung setzten, wobei die Arbeitsmembran die im oberen Raum eingeschlossene Luft zum Teil komprimiert. Bei überschreitung des Scheitelpunktes der Druckwelle unterstützt die komprimierte Luft die Gegenbewegung der Arbeitsmembran und vergrössert deren Bewegung.
Der mit der schwingenden Arbeitsmembran verbundene Ventilkörper vergrössert oder verkleinert analog den Durchgang und verstärkt somit die Druckwellen im Reglerausgang. Auch ist es wichtig, dass dieses nach der Erfindung angeordnete Dämpfungsventil ein doppelseitig wirkendes Ventil ist. Einseitig wirkende Ventile lassen auch die geringen und kurzzeitigen Druckänderungen in der einen Richtung ungehindert zur Arbeitsmembran gelangen und dämpfen durch Verringern des Querschnittes nur in der Gegenrichtung. Diese einseitige Dämpfung unterdrückt die Schwingungen nur unzulänglich und hat ausserdem den Nachteil, dass sich der Regeldruck um das arithmetische Mittel der halben ungedämpften Amplitude ändert.
Das doppelseitig wirkende Dämpfungsventil kann aus dem entsprechend ausgebildeten Kanal mit eingesetzten doppelseitig belasteten Ventilteller bestehen, doch ist es aus fertigungstechnischen Gründen von Vorteil, wenn das Dämpfungsventil aus einer hohlzylindrischen Hülse, deren axialer Durchgang in der Hälfte der Längsachse einen kleineren Durchmesser besitzt als der übrige Teil des Durchganges, einem Ventilteller dessen Aussendurchmesser zur Erreichung eines kleinen Ringspaltes nur wenig kleiner ist als der kleinste Durchmesser des Durchganges, und einer mit dem Ventilteller festverbundenen, in zwei an den Enden der Hülse befestigten, mit Durchbrüchen versehenen Scheiben, axial beweglich geführten Führungsstange besteht, wobei zwischen den Scheiben und dem Ventilteller je eine Feder angeordnet ist, die mit gleicher Kraft ausgestattet,
den Ventilteller
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bei dessen Nichtbeaufschlagung im Bereich des kleinsten Durchmessers des Durchganges halten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Übergang vom grossen Durchmesser des axialen Durchganges der Hülse zum kleineren Durchmesser mit einer hohlkugelförmigen Kehle versehen ist. Durch diese Massnahme wird ein strömungstechnisch besserer Übergang geschaffen.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt im Schnitt : Fig. 1 einen Gasdruckregler und Fig. 2 ein Dämpfungsventil als Einzelheit.
In der Fig. 1 besteht der Gasdruckregeler aus einem Gehäuse --1-- mit Eingang --2--, Ausgang --3-- und Zwischenwand--4-. In der Zwischenwand--4--ist ein Ventilsitz --5-- mit Durchgang --6-- dicht eingeschraubt. Eine, mit einer dem Querschnitt des Durchganges--6--entsprechenden wirksamen Fläche versehene Ausgleichsmembran --7-- ist gegenüber dem Ventilsitz --5-- im Gehäuse --l-- eingespannt und schliesst den mit dem Eingang --2-- verbundenen Raum nach aussen ab. Eine mit
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ArbeiDämpfungsventil--15--angeordnet.
Dieses Dämpfungsventil --15-- ist in der Fig. 2 als Einzelheit dargestellt und besteht aus einer mit axialem Durchgang-16-versehenen Hülse-17-. In der Hälfte der Längsachse ist der Durchgang --16-- bei--18--verkleinert. Der Übergang vom grösseren Durchgang--16--zum kleineren Durchgang - ist aus strömungstechnischen Gründen mit einer hohlkugelförmigen Kehle --19-- versehen. An beiden äusseren Enden des Durchganges --16-- ist je eine mit Durchbrüchen --20-- versehene Scheibe
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inDurchganges--18--.
Die allgemeine Arbeitsweise eines Druckreglers ist bekannt, weshalb nur die des erfindungsgemäss
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schneller Druckausgleich ist gegeben. Auf diesen veränderten Druck im Arbeitsdruckraum--11--spricht die Arbeitsmembran--9--an und bringt den über die Ventilstange-12-verbundenen Ventilkörper--13- in die entsprechende Stellung zum Ventilsitz--5--. Nach Aufhebung der Druckdifferenz am Ventilteller - wird dieser durch die Federn --25-- wieder in seine Nullstellung gebracht. Dieser Ventilteller --23-- bleibt aber auch bei Auftreten kleiner Druckwellen im Reglerausgang--3--, in Ruhestellung, da die geringe kinetische Energie nicht ausreicht den Ventilteller--23--gegen die Kraft der entsprechenden Feder --25-- zu verschieben.
Der Ringspalt --24-- drosselt den Druckausgleich und die Schwingungen gelangen nicht zur Arbeitsmembran--9--und eine übersteuerung entfällt.
Die Federkonstante der Federn--25--und der Durchmesser des Ventiltellers--23--, dadurch bedingt auch der Durchmesser des kleineren Durchganges--18--, bestimmen die Ansprechempfindlichkeit des Druckreglers und somit die Regelcharakteristik, und dessen Verhalten gegenüber Druckschwingungen.
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