DD277311A1

DD277311A1 - PRESSURE REDUCER WITH CONSTANT INTERPRET

Info

Publication number: DD277311A1
Application number: DD32222088A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Gumpert
Original assignee: Medizin Labortechnik Veb K
Priority date: 1988-11-28
Filing date: 1988-11-28
Publication date: 1990-03-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer mit konstantem Zwischendruck, der mit einem Hilfsventil arbeitet und insbesondere in Atemschutzbehaeltergeraeten angewendet wird. Der im Druckminderer angeordnete Hochdruckraum steht mit dem Steuerraum ueber eine Dosieroeffnung, die eine Dosierbohrung oder ein Dosierringspalt sein kann, in Verbindung. Das schliessende Element des Hauptventils, ueber das das Vorratsgas aus dem Hochdruckraum in den Zwischendruckraum abstroemt, ist im Hochdruckraum und im Steuerraum derart angeordnet, dass dieses bei geoeffnetem Steuerventil den Ventilsitz des Hauptventils freigibt und bei geschlossenem Steuerventil den Ventilsitz des Hauptventils abdeckt, wobei das Steuerventil durch die Membran, die auf Druckunterschreitungen des Zwischendruckes reagiert, bewegt wird. Das entscheidende Verhaeltnis fuer die Zwischendruckkonstanz ist Membranflaeche zu offenem Querschnitt des Steuerventils und ist so hoch wie moeglich zu setzen.The invention relates to a pressure reducer with constant intermediate pressure, which works with an auxiliary valve and is used in particular in Atemschutzbehaeltergeraeten. The arranged in the pressure reducer high-pressure chamber is connected to the control chamber via a Dosieroeffnung, which may be a metering or a Dosierringspalt in combination. The closing element of the main valve, via which the supply gas from the high-pressure chamber in the intermediate pressure chamber abroemt is arranged in the high-pressure chamber and the control chamber such that it releases the valve seat of the main valve with the control valve open and covers the valve seat of the main valve when the control valve is closed, wherein the control valve through the membrane, which responds to pressure drops of the intermediate pressure, is moved. The decisive ratio for the intermediate pressure constancy is the membrane area to the open cross-section of the control valve and should be set as high as possible.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer mit konstantem Zvvischendruck, der mit einem Hilfsventil arbeitet und insbesondere in Atemschutzbehältergeräten angewendet wird.The invention relates to a pressure regulator with constant Zvvischendruck, which works with an auxiliary valve and is used in particular in respiratory protective device.

Characteristic of the known state of the art

Bei Druckminderern mit mit oder gegen den Druck schließenden Ventilen hängt die Inkonstanz des Zwischendruckes während des Vorratsdruckabfalls vom Verhältnis Membranflärhe ?u Durchlaßquerschnitt ab. Je größer dieses Verhältnis ist, desto weniger ändert sich der Zwischendruck in Abhängigkeit vom 7ü. ratsdruck. Jedoch sind der Größe der Membran bauliche Grenzen gesetzt und auch der Durchlaßquerschnitt darf einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreiten. Es muß daher eine gewisse vorratsdruckabhängiga Zwischendruckschwanki ,ng hingenommen werden. Das bedingt zum Teil recht erhebliche Veränderungen der Atemwiderstandswerte, was atemphysiologisch gesehen ein Nachteil ist. Diese Nachteile können zum Teil behoben werden durch Druckminderer mit druckausgeglichenen Ventilen. Unter dieser Gattung finden sich Membran- und Kolbendruckminderer, deren Herstellung jedoch einen hohen technischen Aufwand erfordern. Insbesondere für die Führung der Kolben bzw. Ventilstößel und ihre Abdichtung ist eine sehr hohe Präzision, Oberflächengüte und gute Qualität dor verwendeten Dichtringe erforderlich (DE-AS 1708117).When pressure reducers with with or closing against the pressure valves, the inconstancy of the intermediate pressure depends stock during the pressure drop on the ratio Membranflärhe? U from passage cross. The larger this ratio is, the less the intermediate pressure changes depending on the 7ü. Board pressure. However, the size of the membrane structural limits set and also the flow area may not fall below a certain minimum value. It must therefore be tolerated a certain vorratsdruckabhängiga Zwischendruckschwanki, ng. This causes, in some cases, quite considerable changes in the respiratory resistance values, which is a disadvantage from a physiological point of view. These disadvantages can be partly solved by pressure reducers with pressure compensated valves. Among this genus are membrane and piston pressure reducers, but their production requires a high technical effort. Especially for the guidance of the piston or valve tappet and their sealing is a very high precision, surface quality and good quality dor sealing rings used required (DE-AS 1708117).

In der DE-PS 1116008 ist ein membrangesteuerter Druckregler mit einer HilfsSteuereinrichtung für konstanten Ausirittsdruck (Zwischendruck) dargestellt, dessen bewegliche Membraneinrichtung das Hauptverschlußstück steuert. Die Membran ist auf der dem Hauptverschlußstück zugewandten Seite ständig direkt vom Austrittsdruck und auf der anderen Seite von einem zwischen atmosphärischem Druck und Austrittsdruck schwankenden Steuerdruck beaufschlagt. Der Steuerdruck ist über die Hilfssteueranordnung, bestehend aus ainem Verschlußstück, Ventilschaft, Halterungsstück und Membrandose, von dem jeweiligen Austrittsdruck abhängig. Der Stuuerraum ist über eine enge Austrittsöffnung mit der freien Atmosphäre verbunden. Auch diese Anordnung weist einen komplizierten Aufbau sowie einen zwar geringen aber funktionsbedingten Verluststrom an Arbeitsgas auf.In DE-PS 1116008 a diaphragm-controlled pressure regulator with an auxiliary control device for constant Ausirittsdruck (intermediate pressure) is shown, the movable diaphragm device controls the main shutter. The membrane is constantly acted upon directly on the main closure piece side by the discharge pressure and on the other side by a fluctuating between atmospheric pressure and discharge pressure control pressure. The control pressure is dependent on the respective outlet pressure via the auxiliary control arrangement, consisting of a closure piece, valve stem, holding piece and membrane box. The Stuuerraum is connected via a narrow outlet with the free atmosphere. This arrangement also has a complicated structure and a small but functional leakage current of working gas.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht dai in, den Aufbau eines Druckminderers für Behältergeräte zu vereinfachen insbesondere dessen Herstellungsaufwand zu verringern und dem Benutzer über die gesamte Nutzungszeit einen atemphysiologisch guten Atemgasstrom zur Verfügung zu stellen.The aim of the invention is to simplify the construction of a pressure reducer for container devices, in particular to reduce its production costs and to provide the user with a breath-physiologically good respiratory gas flow over the entire useful life.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckminderer mit Steuerventil derart zu gestalten, daß der Zwischendruck während des Vorratsdruckverlaufs konstant bleibt.The object of the invention is to make a pressure reducer with control valve such that the intermediate pressure during the Vorratsdruckverlaufs remains constant.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der im Druckminderer angeordnete Hochdruckraum mit dem Steuerraum über eine Dosieröffnung in Verbindung steht und das schließende Element des Hauptventils im Hochdruckraum und im Steuerraum derart angeordnet ist, daß dieses bei geöffnetem Steuerventil, welches den Steuerrauni mit dem Zwischendruckraum verbindet, den Ventilsitz des Hauptventils freigibt und bei geschlossenem Steuerventil den Ventilsitz des Hauptventils abdeckt. Das schließende Element des Hauptventils kann ein Kolben oder ein elastischer Verschlußkörper sein. Des weiteren kann die Dosieröffnung eine im Genau, e oder im schließenden Element angeordnete Dosierbohrurig oder ein zwischen dem Gehäuse und rl'im schließenden Element gebildeter Dosierringspalt sein. Das Steuerventil steht über einen Steuerventil-Federbügel mit der .Membran, die auf Druckunterschreitungen des Zwischendruckes reagiert, in Verbindung. Bei geschlossenem Hauptventil entsteht über die Dosieröffnung ein Druckausgleich zwischen dem Hochdruckraum und dem Steuerraum. Hierbei ist wesentlich, daß die Schließkraft auf das schließende Element im geschlossenen Zustand stets gleich dem Produkt aus Steuerdruck und Durchlaßquerschnitt des Hauptventils ist, woraus sich ein nicht zu unterschreitender Mindestwert ergibt.According to the invention, the object is achieved in that the arranged in the pressure reducer high-pressure chamber communicates with the control chamber via a metering and the closing element of the main valve in the high-pressure chamber and the control chamber is arranged such that this with the control valve open, which connects the Steuerrauni with the intermediate pressure chamber , releases the valve seat of the main valve and covers the valve seat of the main valve when the control valve is closed. The closing element of the main valve may be a piston or an elastic closure body. Furthermore, the metering orifice can be a metering-bore ring arranged in the exact, or closing element or a metering-ring gap formed between the housing and the closing element. The control valve communicates via a control valve spring clip with the diaphragm which responds to pressure drops of the intermediate pressure. When the main valve is closed, a pressure equalization occurs between the high-pressure chamber and the control chamber via the metering opening. It is essential that the closing force on the closing element in the closed state is always equal to the product of control pressure and flow area of the main valve, resulting in a not to be exceeded minimum value.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show

Fig. 1: einen Druckminderer mit DosierspaltFig. 1: a pressure reducer with dosing

Fig. 2: einen Ausschnitt des Druckminderers mit Haupt- und Hilfsventil undFig. 2: a section of the pressure reducer with main and auxiliary valve and

Fig.3: ein Schließelement.3: a closing element.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckminderer weist ein Gehäuse 10 mit einem Hochdruckanschluß, der in einen Hochdruckraum 1 mündet, und einem Zwischendruckanschluß, der von einem Zwischendruckraum 3 ausgeht, auf. Im Hochdruckraum 1 ist ein Hauptventil 6 mit einem Ventilsitz 6.1 angeordnet. Auf den Ventilsitz 6.1 kommt ein schließendes Element 7 mit seiner Stirnseite zu sitzen, das als Kolben ausgebildet ist. Das schließende Element 7 bildet mit dem Gehäuse 10 einen Steuerraum 2. Es wird im Gehäuse 10 dichtungslos so geführt, daß ein Dosierringspalt 9' von minimalem Querschnitt als ständige Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 1 und dem Steuerraum 2 verbleibt. Das schließende Element 7 ist im Steuerraum 2 federbelastet. Gegenüber dem schließenden Element 7 ist im Steuerraum 2 ein Steuerventil 4 angeordnet, das von einer Membran 5 vermittels eines Steuerventil-Federbügels 4.1 betätigt wird. Über eine Verbindungsbohrung 8 ist eine Verbindung zum Zwischendruckraum 3 hergestellt. Die Membran 5 ist vom Gehäuse 10 und einem Gehäusedeckel 11 aufgenommen. Der Zwischendruck wird über eine Stellschraube 14 mit einer Ausgleichsbohrung 12 vermittels einer Stellfeder 13 eingestellt. Bei anliegendem Vorratsdruck und Ruhestellung der Membran 5 füllt sich über den Dosierringspalt 9' .!er Steuerraum 2 ebenfalls bis zum Erreichen des Vorratsdruckes und das schließende Element 7 wird über den gesamten Querschnitt des Hauptventils 6 vom Vorratsdruck gegen den eingestellten Zwischendruck auf den Ventilsitz 6.1 gepreßt und das Hauptventil 6 bleibt geschlossen. Wird nun durch Unterschreiten des eingestellten Zwischendruckes eine Bewegung der Membran 5 hervorgerufen, vollzieht der Steuerventil-Federbügel 4.1 eine Aufwärtsbewegung und öffnet damit das Steuerventil 4. Dac hat im Steuerraum 2 einen Druckabfall zur Folge, wodurch das schließende Element 7 zum Vorratsdruck angehoben wird und den Luftstrom vom Hochdruckraum 1 zum Zwischendruckraum 3 freigibt. Ist der Zwischendruck wieder hergestellt, befindet sich die Membran 5 wieder in ihrer Ausgangsstellung und das Steuerventil 4 schließt über den Steuerventil-Federbügel 4.1. In Fig. 2 ist das schließende Element 7 mit einer O-Ringdichtung 15 im Gehäuse 10 dichtend geführt. Über die O-Ringdichtung 15 wird der Hochdruckraum 1 gegenüber den Steuerraum 2 getrennt. Zwischen dom Hochdruckraum 1 und dem Steuerraum 2 ist im Gehäuse 10 eine Dosierbohrung 9 angeordnet, über die bei geschlossenem Hauptventil 6 der Druckausgleich Vorratsdruck-Steuerdruck erfolgt.The pressure reducer shown in Fig. 1 comprises a housing 10 with a high-pressure port, which opens into a high pressure chamber 1, and an intermediate pressure port, which emanates from an intermediate pressure chamber 3, on. In the high-pressure chamber 1, a main valve 6 is arranged with a valve seat 6.1. On the valve seat 6.1 is a closing element 7 to sit with its front side, which is designed as a piston. The closing element 7 forms with the housing 10 a control chamber 2. It is guided without seal in the housing 10 so that a Dosierringspalt 9 'remains of minimal cross section as a permanent connection between the high-pressure chamber 1 and the control chamber 2. The closing element 7 is spring-loaded in the control chamber 2. Opposite the closing element 7, a control valve 4 is arranged in the control chamber 2, which is actuated by a membrane 5 by means of a control valve spring clip 4.1. A connection to the intermediate pressure chamber 3 is established via a connecting bore 8. The membrane 5 is received by the housing 10 and a housing cover 11. The intermediate pressure is adjusted via a set screw 14 with a compensation bore 12 by means of a spring 13. With adjacent supply pressure and rest position of the diaphragm 5 fills over the Dosierringspalt 9 '! He control chamber 2 also to reach the supply pressure and the closing element 7 is pressed over the entire cross section of the main valve 6 from the supply pressure against the set intermediate pressure on the valve seat 6.1 and the main valve 6 remains closed. If a movement of the diaphragm 5 is now caused by falling below the set intermediate pressure, the control valve spring clip 4.1 performs an upward movement and thus opens the control valve 4. Dac has in the control chamber 2 a pressure drop result, whereby the closing element 7 is raised to the supply pressure and the Air flow from the high pressure chamber 1 to the intermediate pressure chamber 3 releases. Once the intermediate pressure has been reestablished, the membrane 5 is again in its starting position and the control valve 4 closes via the control valve spring clip 4.1. In Fig. 2, the closing element 7 is sealingly guided in the housing 10 with an O-ring seal 15. About the O-ring seal 15, the high-pressure chamber 1 is separated from the control chamber 2. Between Dom high-pressure chamber 1 and the control chamber 2, a metering bore 9 is arranged in the housing 10, via which the pressure compensation reservoir pressure control pressure takes place when the main valve 6 is closed.

Fig. 3 zeigt vergrößert das schließende Element 7 mit der O-Ringdichtung, das analog zur Fig. 2 in gleicher Weiss im Gehäuse 10 geführt ist. Der Druckausgleich Vorratsdruck-Steuerdruck bei geschlossenem Hauptventil 6 erfolgt jedoch über eine im schließenden Element 7 angeordnete Dosierbohrung 9.Fig. 3 shows enlarged the closing element 7 with the O-ring seal, which is performed in the same white in the housing 10 analogous to FIG. The pressure equalization supply pressure control pressure with the main valve 6 closed, however, takes place via a metering bore 9 arranged in the closing element 7.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, daß die vom Vorratsdruckabfall abhängigen Zwischendruckschwankungen sehr klein sind, da die mit der Membran 6 kommunizierende Fläche der Querschnitt des Steuerventils 4 ist und das Verhältnis dieser Fläche zum Querschnitt der Steuerventilöffnung sehr groß ist. Dies soll nochmals an einem Rechenbeispiel veranschaulicht werden. Wählt man z. B. eine Membran mit einem Durchmesser von 35 mm und eine Steuerventiiöffnung mit einem Durchmesser von 0,6mm, beträgt das Verhältnis der beiden Flächen rund 3.400. Ändert sich der Vorratsdruck beispielsweise von 20MPa auf 2MPa, dann ändert sich oer Zwischendruck nur um 5,3kPa. Ein weiterer Vorteil besteht in der Kompaktheit des Druckminderers, in seinem einfacheren Aufbau und günstigen Fertigungsbedingungen.The advantage of the solution according to the invention is in particular that the dependent on the reservoir pressure drop intermediate pressure fluctuations are very small, since the communicating with the membrane 6 surface is the cross section of the control valve 4 and the ratio of this area to the cross section of the control valve opening is very large. This will be illustrated once more by an example calculation. If you choose z. For example, if a membrane with a diameter of 35 mm and a control valve opening with a diameter of 0.6 mm, the ratio of the two surfaces is about 3,400. For example, if the supply pressure changes from 20MPa to 2MPa, then the intermediate pressure changes by only 5.3kPa. Another advantage is the compactness of the pressure reducer, its simpler structure and favorable manufacturing conditions.

Claims

1. Pressure reducer with constant intermediate pressure, in which a high-pressure chamber, a control chamber and an intermediate pressure chamber, a diaphragm, an auxiliary valve and a main valve, via which the supply gas flows from the high-pressure chamber into the intermediate pressure chamber, and a closing element are arranged, characterized in that the main valve (6) directly delimits the intermediate pressure chamber (3) and the high-pressure chamber (1) and the control chamber (2) communicate via a metering opening and in that the closing element (7) of the main valve (6) in the high-pressure chamber (1) and control chamber (2) is arranged so that it opens with the control valve (4), which connects the control chamber (2) with the intermediate pressure chamber (3), the valve seat (6.1) of the main valve (6) and the control valve (4) closed Valve seat (6.1) of the main valve (6) covers.

2. Pressure reducer according to claim 1, characterized in that the closing element (7) of the main valve (6) is a piston or an elastic closure body.

3. Pressure reducer according to claim 1 and 2, characterized in that the metering orifice in the housing (10) or in the closing element (7) arranged metering bore (9).

4. Pressure reducer according to claim 1 and 2, characterized in that the ⁿ osieröffnung a between housing (10) and closing element (7) formed Dosierringspalt (9 ').

5. Pressure reducer according to claim 1 to 4, characterized in that the control valve (4) via a control valve spring clip (4.1) with the membrane (5), which responds to pressure drops of the intermediate pressure, is in communication.