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Die Erfindung bezieht sich auf ein Atmungsventil, das in der Sicherheitsmembran eines Gasdruckreglers vorgesehen und bei Beaufschlagung der Membran mit hohem Gasdruck absperrbar ist.
Die bekannten Gasdruckregler enthalten ein Reglergehäuse, welches durch eine Trennwand in eine mit einem Gaseinlass verbundene Einlasskammer und eine mit einem Gasauslass verbundene Auslasskammer unterteilt ist. In der Trennwand ist ein Ventilsitz gebildet, der mit einem Ventilteller ein Regelventil bildet. Der Ventilteller ist über einen Ventilstössel mit einer Arbeitsmembran verbunden. Die Arbeitsmembran ist in dem Reglergehäuse eingespannt. Sie ist auf einer Seite von dem Druck in einer ersten Membrankammer beaufschlagt, die mit der Auslasskammer des Reglergehäuses verbunden ist. Auf der andern Seite der Arbeitsmembran ist eine Membrankammer gebildet, die über eine Auslassöffnung zur Atmosphäre entlüftet ist. Die Arbeitsmembran ist von einer Druckfeder beaufschlagt, welche über den Ventilstössel im öffnenden Sinne auf den Ventilteller wirkt.
Dieser Druckfeder wirkt der Auslassdruck des Gasdruckreglers, der auf die Arbeitsmembran wirkt, entgegen. Die erste Membrankammer ist von der Einlasskammer durch eine im Reglergehäuse eingespannte und mit dem Ventilstössel verbundene Membran getrennt, deren Fläche der Fläche des Ventiltellers entspricht. Dadurch wird die Kraft kompensiert, die infolge der Druckdifferenz zwischen Einlasskammer und Auslasskammer auf den Ventilteller wirkt.
Bei Störungsfällen durch Schäden an der Arbeitsmembran muss ein Gasaustritt von mehr als 30 l/h in den Aufstellungsraum des Gasdruckreglers verhindert werden. Üblicherweise muss zu diesem Zweck die eine Verbindung zwischen der zweiten Membrankammer und der Atmosphäre herstellende Öffnung einen Anschlussstutzen bilden und mit einer ins Freie geführten Auslassleitung verbunden sein. Das stellt einen erheblichen Aufwand dar.
Es ist bekannt, atmosphärenseitig von der Arbeitsmembran eine Sicherheitsmembran vorzusehen.
Diese Sicherheitsmembran verhindert einen Austritt von Gas, wenn ein Defekt an der Arbeitsmembran eintritt. Es diffundieren jedoch ständig geringe Mengen von Gas durch die Arbeitsmembran. Das ist an sich unschädlich. Dieses Gas sammelt sich jedoch in dem Raum zwischen Arbeitsmembran und Sicherheitsmembran, so dass diese Membrane" aufgeblasen 11 werden und das freie Spiel der Membrane beeinträchtigt wird. Es ist daher bekannt, in der Sicherheitsmembran ein Atmungsventil vorzusehen, über welches das durch die Arbeitsmembran hindurchdiffundierte Gas in die Atmosphäre abströmen kann, so dass das freie Spiel der beiden Membrane nicht beeinträchtigt wird.
Es tritt jedoch das Problem auf, dass das Atmungsventil einerseits eine hinreichende Verbindung des Raumes zwischen Arbeitsmembran und Sicherheitsmembran mit der Atmosphäre gewährleisten muss, anderseits bei einem Defekt der Arbeitsmembran auch bei hohem Gasdruck die austretende Gasmenge den vorgeschriebenen Wert von 30 l/h nicht überschreiten darf. Diese beiden Bedingungen sind in der Praxis schwer zu erfüllen.
Ein Gasdruckregler mit Sicherheitsmembran und Atmungsventil ist aus der DE-OS 1673510 bekannt. Das Atmungsventil ist dort aus einer seitlich in der Sicherheitsmembran angeordneten Öffnung gebildet, die bei maximalem Gasdruck durch Anlage der Sicherheitsmembran an der Gehäuseabdeckung abgeschlossen wird. Dies geschieht, da die Sicherheitsmembran wie die Arbeitsmembran von einer Druckfeder belastet ist, nur bei dem Maximaldruck, bei dem die Sicherheitsmembran unter Überwindung der Druckfeder in ihre obere Endstellung gedrückt wird. Wenn hohe Drücke geregelt werden und die Belastungsfeder entsprechend stark ist, dann kommt die Sicherheitsmembran gar nicht in diese Endstellung. Bei gross bemessener Öffnung tritt dann eine unzulässig grosse Gasmenge ins Freie aus.
Wenn hingegen die Öffnung des Atmungsventils so klein ist, dass auch bei hohem Druck des Gases bei einem Bruch der Arbeitsmembran nur die zulässige Gasmenge dort hindurch austreten kann, dann kann bei normalem Arbeiten das infolge des erhöhten Drucks verstärkt durch die Arbeitsmembran hindurchdiffundierende Gas das freie Spiel der Membrane be- einträchtigen.
Aus der AT-PS Nr. 207642 sind Drosselmembrane bzw. aus elastischem Material bestehende Lochscheiben bekannt. Dort handelt es sich jedoch um eine Durchflussmengen-Regelvorrichtung, insbesondere für die Verwendung in Druckwasserleitungen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Atmungsventil für die Sicherheitmembran eines Gasdruckreglers zu schaffen, welches einerseits bei normalem Betrieb des Reglers für eine ausreichende Belüftung des Raumes zwischen Arbeitsmembran und Sicherheitsmembran sorgt,
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so dass das gemeinsame Regelspiel der beiden Membrane nicht beeinträchtigt wird, und das anderseits bei einem Defekt der Arbeitsmembran eine sichere Begrenzung der austretenden Gasmenge auf einen vorgegebenen Wert gewährleistet.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch a) ein Gehäuse, das zentral in der Sicherheitsmembran sitzt, b) eine erste Öffnung in dem Gehäuse, über welche der Gehäuseinnenraum mit dem zwischen
Sicherheitsmembran und Arbeitsmembran gebildeten Raum in Verbindung steht und c) eine zweite Öffnung in dem Gehäuse, über welche der Gehäuseinnenraum mit einer zur
Atmosphäre hin belüfteten Membrankammer des Reglergehäuses in Verbindung steht, und d) eine zwischen der ersten und der zweiten Öffnung eingespannte Membran, die den Ge- häuseinnenraum in zwei Kammern unterteilt, e) eine drosselnde Öffnung in dieser Membran, f) einen Ventilsitz,
der um die drosselnde Öffnung herum auf der der zweiten Öffnung zuge- wandten Seite der Membran angeordnet ist und mit einem gegenüberliegenden Teil der
Gehäusewandung ein die Öffnung bei Durchbiegung der Membran abschliessendes Ventil bildet.
Normalerweise ist über die erste Öffnung, die drosselnde Öffnung in der Membran und die zweite Öffnung eine hinreichende Belüftung des Raumes zwischen Arbeitsmembran und Sicherheitsmembran gewährleistet. Bei einem Bruch der Arbeitsmembran tritt an der drosselnden Öffnung eine starke Druckdifferenz auf. Die Membran bewegt sich so, dass das Ventil, welches von dem Ventilsitz der Membran und dem Teil der Gehäusewandung gebildet ist, abschliesst. Damit ist ein weiterer Gasaustritt über das Atmungsventil verhindert. Der nun auf die Membran wirkende volle Gasdruck hält das Ventil geschlossen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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regler mit einem Atmungsventil. Fig. 2 zeigt in vergrössertem Massstab den Aufbau des Atmungsventils.
Der Gasdruckregler weist ein Reglergehäuse --10-- auf, welches durch eine Trennwand --12-- in eine Einlasskammer --14-- und eine Auslasskammer --16-- unterteilt ist. Die Einlasskammer --14-steht mit einem Gaseinlass --18-- in Verbindung, während die Auslasskammer --16-- mit einem Gas- auslass --20-- in Verbindung steht. In dem Reglergehäuse --10-- sind weiterhin eine erste Membrankammer --22-- und eine zweite Membrankammer --24-- gebildet. Die Membrankammern-22 und 24-- sind durch eine Arbeitsmembran --26--, die zwischen einem Gehäuseunterteil --28-- und einem Gehäuseoberteil --30-- eingespannt ist, voneinander getrennt.
Die Arbeitsmembran --26-- ist mit einem Membranteller --32-- versehen. Mit dem Membranteller --32-- ist ein Ventilstössel verbunden.
In der Trennwand --12-- ist ein Ventilsitz --36-- gebildet. Der Ventilstössel --34-- ragt durch den Ventilsitz --36-- hindurch in die Auslasskammer --16-- und trägt einen Ventilteller --38--.
Die erste Membrankammer --22-- ist von der Einlasskammer --14-- durch eine Membran --40-- getrennt, die mit ihrem Aussenrand im Ventilgehäuse --10-- eingespannt ist und an ihrem Innenrand mit dem Ventilstössel --34-- verbunden ist. Die Fläche der Membran --40-- entspricht der Fläche des Ventilstössels --38--. Die erste Membrankammer --22-- ist über einen Kanal --42-- mit der Ausslasskammer --16-- verbunden. Die zweite Membrankammer --24-- ist über eine Öffnung --44-zur Atmosphäre hin belüftet. In dem Gehäuseoberteil --30-- sitzt eine Druckfeder --46--, durch welche die Arbeitsmembran mit einer vorgegebenen Kraft belastet ist.
An der Arbeitsmembran --26-wirkt der Druck aus der Auslasskammer --16-- der Kraft der Druckfeder --46-- entgegen. Wenn der Druck in der Auslasskammer --16-- absinkt, bewegt sich die Arbeitsmembran --26-- nach unten, und über den Ventilstössel --34-- wird der Ventilteller --38-- ebenfalls nach unten bewegt und das von dem Ventilteller --38-- und dem Ventilsitz --36-- gebildete Ventil weiter geöffnet.
Das ist die übliche Arbeitsweise eines Gasdruckreglers.
Mit der Arbeitsmembran --26-- ist eine Sicherheitsmembran --48-- eingespannt. In der Sicherheitsmembran --48-- ist ein Atmungsventil --50-- vorgesehen.
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Das Atmungsventil --50-- enthält ein Gehäuse --52--, das zentral in der Sicherheitsmembran --48-- sitzt. In dem Gehäuse --52-- ist eine erste Öffnung --54-- vorgesehen, über welche der Gehäuseinnenraum mit dem zwischen Sicherheitsmembran --48-- und Arbeitsmembran --26-- gebildeten Raum --56-- in Verbindung steht. In dem Gehäuse --52-- ist eine zweite Öffnung --58-- vorgesehen, über welche der Gehäuseinnenraum mit der zur Atmosphäre hin belüfteten Membran- kammer --24-- des Reglergehäuses --10-- in Verbindung steht.
In dem Gehäuse --52-- ist zwischen der ersten und der zweiten Öffnung --54 bzw. 58-eine eine Membran --60-- eingespannt, die den Gehäuseinnenraum in zwei Kammern --62 und 64-- unterteilt. In dieser Membran --60-- ist eine drosselnde Öffnung --66-- gebildet. Um die drosselnde Öffnung --66-- herum ist auf der der zweiten Öffnung --58-- zugewandten Seite der Membran --60-- ein Ventilsitz --68-- angeordnet. Der Ventilsitz --68-- bildet mit einem gegenüberliegenden Teil --70-- der Gehäusewandung ein die Öffnung --66-- bei Durchbiegung der Membran --60-- abschliessendes Ventil.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Ventilsitz --68-- von einem Wulstrand der Membran --60-- gebildet, der einen zentralen Durchbruch --72-- dieser Membran --60-- umgibt. Die drosselnde Öffnung --66-- ist in einer Scheibe --74-- vorgesehen, die auf der dem Wulstrand abgewandten Seite vor den Durchbruch --72-- geklebt ist.
Die zweite Öffnung --58-- ist aussermittig in dem Gehäuse --52-- vorgesehen. Der mit dem Ventilsatz-68-zusammenwirkende Wandungsteil-70-ist von einem zentralen, nach innen vorstehenden Ansatz der Stirnwandung des Gehäuses --52-- gebildet.
Das Gehäuse --52-- weist einen topfförmigen Unterteil --76-- und einen in den Unterteil eingesetzten, unter Zwischenlage des Randes der Membran --60-- an einer Schulter --78-- des Unterteils --76-- anliegenden, die Stirnwandung bildenden Oberteil --80-- auf. Die erste Öffnung --54-- ist im Boden des Unterteils --76-- vorgesehen und von einem Kragen --82-- umgeben. Mit dem Kragen --82-- sitzt das Gehäuse --52-- abdichtend in einem Durchbruch eines hutförmigen Membrantellers --84--, der in einer zentralen Öffnung der ringförmigen Sicherheitsmembran --48-- angeordnet ist und in welchem der Innenrand der Sicherheitsmembran --48-- eingespannt ist. Die Druckfeder --46-- liegt an dem Rand des hutförmigen Membrantellers --84-- an.
Normalerweise ist der Raum --56-- zwischen Arbeitsmembran --26-- und Sicherheitsmembran --48-- über die erste Öffnung --54--, die drosselnde Öffnung --66-- und die zweite Öffnung --58-- zur Atmosphäre hin belüftet. Bei einem Bruch der Arbeitsmembran --26-- tritt eine erhöhte Gasmenge aus. Infolgedessen tritt an der Membran --60-- eine erhöhte Druckdifferenz auf.
Die Membran --60-- wölbt sich nach oben durch, wobei sich der Ventilsitz --68-- an den Wandungteil --70-- anlegt und so die drosselnde Öffnung --66-- abschliesst. Der nun auf die Membran --60-- wirkende volle Gasdruck hält das Ventil --68, 70-- geschlossen.
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