DE1088306B - Membrangesteuerter Gasdruckregler - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen membrangesteuerten Gasdruckregler, dessen mit der Membran über einen Schaft verbundenes Verschlußstück mit dem Innenrand eines im Reglergehäuse angeordneten Ventilsitzringes zusammenwirkt. Um einen dichten Abschluß zwischen dem Verschlußstück und dem Ventilsitzring zu erhalten,. ist es bekannt, den Ventilsitzring aus Leder, Gummi oder anderem nichtmetallischem elastischem Werkstoff anzufertigen. Eine Dichtung zwischen harten z. B. metallischen Dichtflächen würde eine teure Feinstbearbeitung erfordern, die in den meisten Fällen nicht möglich ist. Andererseits neigen die üblichen nachgiebigen Dichtmittel mit weicher Oberfläche, wie Leder, Gummi usw., zum Kleben und zu Verschmutzungen und gefährden daher die Betriebssicherheit.

Bekanntlich wird bei membrangesteuerten Gasdruckreglern das Verschlußstück von der vom geregelten Druck beaufschlagten Membran gesteuert und bildet mit dem Ventilsitzring jeweils einen solchen Durchflußquerschnitt, daß der geregelte Druck dem Sollwert entspricht. Wenn der Vordruck einen bestimmten Höchstwert überschreitet oder die Gas- \^rerbrauchsleitung abgesperrt wird, dann ist eine einwandfreie Reglung nicht mehr möglich, und das Regelventil soll vollständig abschließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schließkraft, die zu einem vollständig dichten Abschluß des Regelventils erforderlich ist, so klein wie möglich zu halten. Es darf nämlich der Druck hinter dem Regelventil auch bei hohen Vordrücken oder beim vollständigen Absperren der Gasverbrauchsleitung nicht wesentlich über den Regelsollwert ansteigen. Wenn aber beim Aufsetzen des Verschlußstückes auf seinen Sitz mit der dem Regelsollwert des Druckes entsprechenden Schließkraft noch kein einwandfreier Abschluß erzielt wird, dann wird das Gas weiterhin durch die Undichtigkeiten hindurchströmen, wodurch sich der Druck in der Verbrauchsleitung erhöht und durch die Membran der Schließdruck so weit vergrößert wird, bis bei einem bestimmten Druck in der Verbrauchs leitung die Andruckkraft des Verschlußstückes groß genug ist, um alle Undichtigkeiten abzuschließen. Es ist einleuchtend, daß der sich auf diese Weise einstellende Hinterdruck vollständig Undefiniert ist und ein Mehrfaches des Regelsollwertes betragen kann. Es kommt also bei solchen Gasdruckreglern darauf an, die Schließkraft des Ventils zu vermindern und sofort ohne unerwünschten Anstieg des Hinterdruckes einen dichten Abschluß des Regelventiles zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß der Ventilsitzring zur Verringerung des erforderlichen Schließ druckes aus einer dünnen nachgiebigen

Membrangesteuerter Gasdruckregler

Anmelder:

G. Kromschröder Aktiengesellschaft,
Osnabrück, Jahnplatz 6

Josef Drabik, Natbergen (Kr. Osnabrück),

und Karl Schwarz, Osnabrück,
sind als Erfinder genannt worden

Scheibe besteht, deren Innenmembran unabgestützt frei in den Durchfluß hineinragt und sich in der Schließstellung durch Aufstülpen an ein in bekannter Weise konisch ausgebildetes Verschlußstück elastisch anschmiegt.

Bekannte Ventile, bei denen sich ein balliges Verschlußstück in eine Öffnung einer federnden Metallmembran derart einpreßt, daß sich der Membranrand an das Verschluß stück anschmiegt, erfordern einen großen Schließdruck und .sind daher für den vorliegenden Zweck ungeeignet. Es ist auch an sich bekannt, als Ventilsitz das Ende eines Schlauches vorzusehen, in das ein kegliges Verschlußstück hineingepreßt wird.

Ein derartiger Ventilsitz eignet sich für einen Druckregler der hier verwendeten Bauart jedoch nicht, da das Zuflußmedium den Schlauch aufweiten und zwischen Schlauch und Verschlußstück entweichen würde. Weiterhin ist es noch bekannt, an einem Verschlußstück eine Scheibe aus elastischem Material anzuordnen, die mit einem starren Ventilsitz zusammenwirkt. Hierbei wird jedoch bei Zunahme des Schließdruckes der Mittelteil der Scheibe mit der Spindel in die Durchflußbohrung des Sitzes hineingezogen, während der Rand der Scheibe hochgekippt wird, so daß die Dichtfläche zwischen Scheibe und Sitz verringert wird.

Es hat sich gezeigt, daß sich durch die Verwendung eines nach der Erfindung ausgebildeten Ventilsitzes bei Gasdruckreglern der Schließdruck überraschend klein halten* läßt.

Die Erfindung ist auch bei solchen Reglern anwendbar, bei denen für das Verschluß stück ein zweiter Sitz vorgesehen ist, gegen den das Verschlußstück in seiner

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anderen Endstellung, ζ, B,. bei eintretendem Gasmangel, abschließt.

Man kann bei solchen Doppelsitzventilen beide Ventilsitze in der beschriebenen Weise ausbilden. Insbesondere bei Doppelsitzventilen ist es jedoch angebracht, das Verschlußstückln an sich bekannter Weise nicht starr mit dem Ventilschaft zu verbinden, damit Toleranzen in der Parallelität der Sitzflächen und der Ventilschaftführung ausgeglichen werden können.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann man die Anordnung so treffen, daß das Verschlußstück ■hohl ausgebildet ist und beweglich auf einer balligen Lagerfläche eines Ventilschafts sitzt und daß der Verschlußstückhohlraum durch eine am Ventilschaft und am Verschlußstück eingespannte federnde Membran abgedichtet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und eine zweckmäßige Anwendung derselben bei einem Gasdruckregler ist in der Zeichnung (Fig. 1 und 2) dargestellt und im folgenden beschrieben:

Im Gehäuse 1 eines Gasdruckreglers ist eine durch Gewichte 2 belastete, Arbeitsmembran 3 eingespannt. Während die obere Membrankammer 4 durch eine Öffnung 5 im Gehäusedeckel 6 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, ist die untere Membrankammer 4' durch eine Ausgleichsmembran 7 gegen den Gehäusedurchfluß abgeschlossen. Auf die Mitte der Ausgleichsmembran 7 sind beiderseits als Membranteller wirkende Metallscheiben 8, 8' aufgeklebt. Die Arbeitsmembran 3 liegt ebenfalls zwischen zwei Membrantellern 9, 9'. Ein Ventilschaft 10 durchdringt mit einem Gewindezapfen 10' die Membranteller 8, 8', 9', 9. Zwischen den Membrantellern 8' und 9' sind auf dem Gewindezapfen 10' übliche Abstands stücke 11., 11' aufgebracht. Durch eine Mutter 12 wird eine feste und starre Verbindung des Ventilschaftes 10 mit beiden Membranen 3 und 7 hergestellt.

Der Ventilschaft 10 hat eine kuglige oder ballige Verdickung 13, auf der ein halbkugelförmiges hohles Ventilverschlußstück 14 aufliegt. Durch eine federnde Membran 15, die innen mittels einer Mutter 15' am Ventilschaft 10 und außen durch einen Gewindering 16 am Verschlußstück 14 eingespannt ist, wird der Hohlraum 17 des Verschlußstückes 14 abgedichtet. Das Verschluß stück 14 ist daher auf dem Ventilschaft 10 beweglich, soweit es die Elastizität der Membran 15 zuläßt.

Das Verschlußstück 14 ist umschlossen von einem konzentrisch im Gehäuse 1 angeordneten an sich bekannten Ventilsitzkörper 18, der einen durch einen Schraubring 19 dicht eingespannten Ventilsitzring 20 trägt. Der nach innen in den Durchfluß frei hineinragende Rand 21 dieses aus dünnem Kunststoffmaterial hergestellten Ventilsitzringes 20 ist in axialer Richtung federnd nachgiebig und legt sich in der Schließstellung elastisch an die kuglige Außenfläche des Verschlußstückes 14 abdichtend an.

Der untere Rand 14' des Verschlußstückes 14 setzt sich in der anderen Endstellung des Verschluß Stückes 14 auf eine zweite Sitzfläche 22 des Ventilsitzkörpers 18 auf und schließt dann einen venturidüsenartig ausgebildeten Gasauslaßkanal 23 ab. Der engste Querschnitt des Kanals 23 wird von einem Wandteil 23' gebildet, das auf einer dem normalen Regelhub entsprechenden Länge zylindrisch geformt ist. Es wird dadurch ein dieser Länge entsprechender Sogbereich im Kanal 23 gebildet. In diesen Sogbereich ragt in üblicher Weise die Verlängerung 24 des Ventilschaftes 10 hinein, wobei der im Inneren des Ventilschaftes 10 und in seiner Verlängerung 24 angebrachte Druckübertragungskanal 25 einerseits im Sogbereich des Gasaustrittskanals 23 und andererseits in der unteren Membrankammer 4' mündet.

Zwischen der Wandung des Gehäuses 1 und dem Ventilsitzkörper 18 ist ein mantelförmiger Gaseintrittskanal 26 vorhanden. Die konzentrischen. Kanäle 23 und 26 münden in einer gemeinsamen Anschlußdichtfläche 27, in der eine gemeinsame Dichtscheibe 28 angeordnet werden kann.

ίο Die Wirkungsweise des beschriebenen Druckreglers ist folgende:

Das durch den Mantelkanal 26 einströmende Gas tritt durch den Ventilsitzring, umströmt das Verschlußstück 14 und strömt durch den Kanal 23 zur Verbrauchsleitung. Der im Kanal 23 herrschende Hinterdruck wird durch den Druckübertragungskanal 25 in die untere Membrankammer 4' geleitet und wirkt dort auf die Fläche der Arbeitsmembran 3 dem Belastungsgewicht 2 entgegen. Das Verschluß stück 14 stellt sich daher immer so ein, daß der Hinterdruck dem Belastungsgewicht das Gleichgewicht hält. Da der Hinterdruck jedoch an der engsten Stelle des Kanals 23 abgenommen wird, wird der. die Arbeitsmembran 3 tragende Hinterdruck mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit bei zunehmender Durch-

■. flußmenge infolge des größeren Soges (ejektorartige Wirkung im Druckübertragungskanal 25) geringer. Dadurch öffnet das Ventil mehr und der Hinterdruck nimmt wieder zu. Auf diese an sich bekannte Weise wird die mit der Belastung abfallende Reglercharakteristik ausgeglichen und der Regelbereich nicht unwesentlich vergrößert. Beim völligen Abschluß der an den Kanal 23 angeschlossenen Verbrauchsleitung wächst der Hinterdruck an, so daß die Arbeitsmembran 3 angehoben und das Verschlußstück 14 in Schließstellung gebracht wird. Dabei legt sich der federnde Rand 21 des Ventilsitzringes 20 an die Kugelfläche des Verschluß Stückes 14 an und dichtet schon im ersten Augenblick der Berührung gut ab, so daß nur ein geringer Schließdruck notwendig ist. Bei Gasmangel, also beim Ausbleiben des Vordruckes setzt sich das Verschluß stück 14 auf die Sitzfläche 22 auf und schließt den Kanal 23 ab, wobei in bekannter Weise das Belastungsgewicht 2 vorher abgefangen wird. Durch die Bewegungsfreiheit des Verschlußstückes 14 auf dem Ventilschaft 10 ist Gewähr dafür gegeben, daß auch bei etwas verkantetem Ventilschaft 10 ein dichter Abschluß zwischen dem Verschlußstück 14 und der Sitzfläche 22 erreicht wird.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Membrangesteuerter Gasdruckregler, dessen mit der Membran über einen Schaft verbundenes Verschlußstück mit dem Innenrand eines im Reglergehäuse angeordneten Ventilsitzringes aus nichtmetallischem, elastischem Material zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzring zur Verringerung des erforderlichen Schließdruckes aus einer dünnen nachgiebigen Scheibe besteht, deren Innenrand (21) unabgestützt frei in den Durchfluß hineinragt und sich in der Schließstellung durch Aufstülpen an ein in bekannter Weise konisch ausgebildetes Verschlußstück elastisch anschmiegt.

2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitzring aus gasbeständigem elastischem Kunststoff besteht.

3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, insbesondere Regler, bei dem für das Verschlußstück ein zweiter

Sitz vorgesehen ist, gegen den das Verschlußstück in seiner anderen Endstellung, z. B. bei eintretendem Gasmangel, abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschluß stück hohl ausgebildet ist und beweglich auf einer balligen Lagerfläche (13) des Ventilschaftes (10) sitzt und daß der Verschlußstückhohlraum (17) durch eine am Ventilschaft (10) und am Verschlußstück (14) eingespannte federnde Membran (15) abgedichtet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 661 189, 616 061, 610113, 609 764, 596714, 551244, 514497, 479 341, 665,68 207,26 649;

österreichische Patentschrift Nr. 156 309; schweizerische Patentschrift Nr. 265 284;

französische Patentschrift Nr. 26 370 (Zusatz zu Patentschrift Nr. 558 076);

britische Patentschriften Nr. 506 726, 476 184.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen