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Membrangesteuerter Gasdruckregler mit durch das Zuflußmedium bewirktem
Steuerdruck Die Erfindung bezieht sich auf einen membrangesteuerten Gasdruckregler,
bei dem der Steuerdruck durch das Zuflußmedium bewirkt wird, das von der Gasquelle
über ein Einströmventil in den Steuerdruckraum hinter der Membran einströmen kann
und wobei im Steuerdruckraum ein selbsttätig wirkendes, einstellbares Ausströmventil
vorgesehen ist. Die Menge des Staugases und damit ein derselben entsprechender Gasdruck
wird dabei z. B. durch das selbsttätig einstellbare oder auch manuell willkürlich
durchführbare Öffnen und Schließen des Einströmventils bestimmt. Außerdem ist es
bekannt, die Kanäle zum Zuführen des Gases in die Räume beidseitig der Steuermembran
in dem Gehäuse anzuordnen, wobei in diesen bei gewissen Ausführungen noch Düsen
und Ventile untergebracht sind. Diese Kanäle müssen bei der Fertigung in die gegossenen
Gehäuseteile nachträglich, also in besonderen Arbeitsgängen, eingebracht werden,
was sich kostenverteuernd auswirkt.
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Dabei sind mehrfache Bohroperationen notwendig, da sie anders bei
den konventionellen Gehäuseformen nicht ausführbar sind. Weiterhin sind sogar funktionsmäßig
nicht notwendige Ausnehmungen anzubringen, die nachträglich wieder gasdicht geschlossen
werden müssen. Die Fertigung aus Kunststoff wurde zufolge dieser komplizierten Herstellbarkeit
unmöglich bzw. schwierig.
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Es gibt jedoch auch Ausführungen, bei denen durch Vermeiden von Bohrungen
in Gehäusewänden ein einfacher Aufbau und einfache Fertigung angestrebt ist, wobei
die Kanäle in dem mit der Membran verbundenen Verschlußstück vorgesehen sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen membrangesteuerten Gasdruckregler
der als bekannt vorausgesetzten Art in der Weise zu vervollkommnen, daß die Herstellung
des Gehäuses aus zweckmäßigem Kunststoff möglich ist.
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Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß das Hauptverschlußstück des Druckreglers
mit der in einem Kunststoffgehäuse eingespannten Membran verbunden ist und für den
Steuermedienzufluß in dem Steuerdruckraum eine zentrale Bohrung aufweist, in welcher
an ihrem in den Steuerdruckraum hineinragenden Ende das Einströmventil vorgesehen
ist. Dadurch sind die bei vorbekannten Druckreglern in den Gehäusewänden vorhandenen,
zum Steuermedienzufluß in die Steuerkammer notwendigen Bohrungen in das Verschlußstück
verlegt. Es ist jetzt möglich, alle öffnungen im Gehäuse z. B. sowohl die für den
Zufluß und Abfluß als auch die für die in die Wandung einschraubbaren oder einsetzbaren
Ventilteile etwa notwendigen Gewinde bereits beim Gießen oder Spritzen des Kunststoffgehäuses
anzubringen, so daß Nacharbeiten entfallen.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Gasdruckregler
gemäß der Erfindung, aus Kunststoff hergestellt, mit Drücker zum öffnen des Einströmventils
in die Staudruckkammer, Fig. 2 ein Konstruktionsdetail eines Gasdruckreglers mit
automatischem Einströmventil.
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Das aus Kunststoff gebildete Gehäuse des Gasdruckreglers besteht nach
Fig. 1 aus dem Sockel 1 mit dem Anschlußgewinde S für den sekundären Anschluß (Ausströmrichtung
s. Pfeil E) und einem Anschlußgewinde Z für ein Manometer, einen Verschlußstöpsel
oder einen Rohranschluß (Fernsteuerung fremder Regler), aus dem Anschlußstutzen
2 für den Anschluß an die Druckgasquelle (Einströmrichtung Pfeil D), welcher mit
Schrauben (Teilkreis 11) auf den Sockel l geschraubt ist, und dem Gehäusedeckel
3, welcher mit Schrauben (Teilkreis 8/9) mit dem Sockel 1 verschraubt ist. Zwischen
Sockel und Deckel ist die Membran geklemmt. Innerhalb dieser drei Gehäuseteile befinden
sich der Hochdruckraum A, der Niederdruckraum B und der Steuerdruckraum
C. Das Hauptverschlußstück besteht aus einem Stahlrohr 10 mit Schraubenschlitzen,
welches mit einem Formmantel 10a überzogen ist.
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Das Hauptverschlußstück ist durch Rundscheiben und eine Ventilmutter
des Ventils 7 mit der Membran verschraubt. Im Gehäusedeckel 3 ist oben ein Gewindeanschluß
Y
für ein Manometer oder einen Verschlußzapfen vorgesehen. Der Gehäusedeckel 3 hat
einen zentrischen und einen exzentrischen Gewindestutzen. Im zentrischen Gewindestutzen
ist der Drükker 5 mit einem Stift 5 a in einem Gewindezapfen 4 eingebaut
und mittels einer Stopfbüchse 4 b abgedichtet eingeschraubt und dient zum manuellen
öffnen des Einströmventils 7 von außen.
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Im exzentrischen Gewindestutzen ist das Ausströmventil eingebaut,
das aus dem abgefederten und einstellbaren Ventilkolben 6a mit der durch die Hand
zu bedienenden Stellschraube 6 besteht.
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Die Bedienung und Einstellung dieses Gasdruckreglers ist folgende:
Von der Druckgasquelle strömt das Druckgas (Pfeil D) in den Hochdruckraum
A und drückt das Hauptverschlußstück in die Schließstellung. Die Stellschraube
6 wird nach rechts gedreht und das Ausströmventil empirisch auf 4 atü oder darüber
eingestellt. Anschließend wird mittels des Drückers 5 das Einströmventil7 geöffnet,
bis das Manometer einen Gasdruck leicht über dem Sollwert anzeigt, und der Drücker
losgelassen. Nun dreht man die Stellschraube 6 nach links und l'äßt Gas ausströmen,
bis das Manometer genau den gewünschten Sollwert anzeigt. Die einmal eingestellte
Druckreduktion wird vom Ausströmventil zeitlos festgehalten.
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Fig. 2 zeigt als Detail die Verschraubung der Membran auf dem Stahlrohr
10 mit dem Formmantel 10 a als Hauptverschlußstück zwischen den Rundscheiben 12
und ein automatisches Einströmventil 5 a, 5 b und 5c. Der Verschlußzapfen
4a wird im Zentrum des Gehäusedeckels 3 eingeschraubt. Das Ausströmventil dieser
Reglertype ist gleich wie dasjenige in Fig. 1.
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Die Bedienung dieses Gasdruckreglers ist folgende: Das Ausströmventil
wird empirisch auf 4 atü oder mehr eingestellt. Der Verschlußzapfen 4a wird abgeschraubt
und die Madenschraube 5 b nach rechts gedreht, daß das Ventil beispielsweise
einen Gasdruck von 2,5 atü durchläßt. Anschließend wird der Verschlußzapfen wieder
eingeschraubt und damit der Gehäusedeckel 3 verschlossen. Zeigt das Manometer jetzt
beispielsweise 2,6-atü bei einem gesuchten Sollwert von 2,5 atü, dann wird die Einstellung
wiederholt, bis das Manometer diesen Sollwert anzeigt. Ein solcher Gasdruckregler
wird einmal eingestellt.
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Der beschriebene membrangesteuerte Gasdruckregler wird vorzugsweise
aus einem chemisch beständigen, armierten Kunststoff gebaut, wie z. B. aus Phenolharz
mit Glasfasern armiert, wobei alles fertig mit Gewinden und Ventilsitzen aus der
Presse kommt. Die beiden Rundscheiben, welche die Membran zu stützen haben, werden
ebenfalls aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise aus Niederdruck-Polyäthylen
oder Polypropylen, auf Grund dessen sie elastisch und schmiegsam sind und bleiben.
Das Hauptverschlußstück, das an der Membran befestigt ist, besteht aus einem Stahlrohr
mit einer Bohrung von 2 mm Durchmesser, welches mit einem Formmantel aus Kunststoff
überzogen wird, beispielsweise ebenfalls aus Polypropylen. Das eine Ende des Stahlrohres
gegen die Hochdruckseite zu ragt aus dem Formmantel hervor und hat einen Schraubenschlitz
zum Sichern des Hauptverschlußstückes gegen ein drehendes Moment beim Einbau. Das
andere, gegen die Steuerdruckkammer gerichtete Ende ragt ebenfalls aber weiter aus
dem Formmantel hervor und hat innen ein Feingewinde zum Einschrauben einer Düsen-Madenschraube,
beispielsweise mit einer Durchlaßbohrung von 0,3 mm Durchmesser, und zweitens ein
Gewinde außen, beispielsweise M 10, für eine Überwurfmutter mit Verschlußstück,
beispielsweise einer CrNi-Stahlkugel von 6 mm Durchmesser. Es könnte jedoch auch
ein Verschlußstück aus einem elastischen Kunststoff oder ein Verschlußstück aus
Stahl mit aufgespritztem Verschlußzapfen sein, genau wie das Verschlußstück des
Ausströmventils gefertigt ist. Der Drücker im Zentrum des Deckels des Reglergehäuses
hat einen stiftartigen Stöpsel, welcher mittels einer Stopfbüchse abgedichtet in
einem Gewindezapfen sitzt und das manuelle Abheben des Ventilzapfens im Hauptverschlußstück
durch Drücken von außen gestattet. An der Stelle dieses von außen manuell steuerbaren
Einströmventils, welches die Entleerung der Steuerdruckkammer beim Trennen der Gasquelle
vom Gasdruckregler gewährleistet, kann ein automatisches und einstellbares Einströmventil
montiert werden, welches gleichzeitig als Verschraubung der beiden Rundscheiben
und der Membran mit dem Hauptverschlußstück dient. Das Zentrum des Gehäusedeckels
wird in diesem Falle mit einem Verschlußzapfen verschlossen und nur zum Einregulieren
des Einströmventils geöffnet. Der Steuerdruckraum und der Niederdruckraum des Reglers
haben je ein Anschlußgewinde für eine Manometeruhr. Diese beiden Anschlüsse können
alternativ oder gleichzeitig benutzt werden, wobei ein nicht benutzter Anschluß
mit einem Verschlußzapfen verschlossen werden kann. Der Anschluß am Niederdruckraum
kann aber auch ein Verbindungsrohr aufnehmen, welches im Deckelzentrum eines zweiten
oder mehrerer fremder Gasdruckregler eingeschraubt endet, während die Bohrung des
Hauptverschlußstückes derartig angeschlossener fremder Gasdruckregler gleicher Konstruktion
mittels einer Überwurfmutter verschlossen wird. Die angeschlossenen fremden Gasdruckregler
werden auf diese Weise von einem kommandierenden Gasdruckregler aus ferngesteuert.
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Der Anschlußstutzen, welcher den Hochdruckraum bildet, kann ein konzentrisches
Anschlußgewinde für den Anschluß an der Gasquelle haben, es werden aber auch Anschlußstutzen
mit einem seitlichen Gewinde zum winkligen Anschluß des Gasdruckreglers an eine
Gasquelle als Alternativbestandteile gebaut und in jeder beliebigen Stellung montiert,
derart, daß der Gasdruckregler in jeder bedingten Stellung relativ zur Gasquelle
an diese selbst oder an deren Zuleitungen angeschraubt werden kann.
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Das Einström- und das Ausströmventil des Steuerdruckraumes haben gegenseitig
sich ergänzende und sichernde Funktionen. Wenn beide automatisch ausgebildet sind,
dann werden sie derart zueinander eingestellt, daß das Einströmventil Druckgas von
der Gasquelle in den Steuerdruckraum einströmen läßt, wenn der Druck in diesem unter
den Sollwert absinkt, während das Ausströmventil Druckgas vom Steuerdruckraum ins
Freie ausströmen läßt, wenn der Druck in diesem den Sollwert überschreitet. Zusätzlich
kann der Metallkolben mit dem Kunststoff-Verschlußzapfen eines automatischen Einströmventils
als Rohr ausgebildet sein und am entgegengesetzten Ende des Verschlußzapfens ein
Rücklaufventil aufweisen, derart, daß die Entleerung des Steuerdruckraumes beim
Abtrennen der Gasquelle vom Gasdruckregler gewährleistet wird.
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Ist das Einströmventil nicht automatisch ausgebildet und muß manuell
von außen betätigt werden,
dann dient das Ausströmventil zum zeitlosen
Festhalten eines bestimmten Arbeitsdruckes. Beim Trennen der Gasquelle vom Gasdruckregler
entleert sich der Steuerdruckraum automatisch durch das Einströmventil, welches
bei überdruck des Steuerdruckraumes gegenüber dem Gasdruck in den Zuströmbohrungen
als Rückströmventil wirkt. Bei erneuter Verbindung der Gasquelle mit dem Gasdruckregler
bleibt der Steuerdruckraum leer, und ein Ausströmen von Gasen aus dem Regler ist
praktisch ausgeschlossen. Erst nach einer manuellen Betätigung des Einströmventils
mit dem Drücker strömt Druckgas in den Steuerdruckraum, wobei ein zu langes Drücken
ledilich ein merkbares Ausströmen von Gasen aus dem Ausströmventil bewirkt, das
augenblicklich aufhört, wenn der Drücker losgelassen wird. Diese an sich bekannte
Art der Sicherung hat den Vorteil, daß besonders bei bestimmten Typen und Verwendungszwecken
von Gasdruckreglern, beispielsweise bei solchen für Flüssiggas zu Kochzwecken im
industriellen Batterie- und im Haushaltbetrieb, die Druckreduktion nicht durch Spielen
und Schrauben in unverantwortlicher Art und Weise durch Laien oder Kinder beliebig
verändert werden kann, derart, daß beispielsweise der sekundäre Druck eines Gases
die Verschlußkraft eines Sicherheitsventils übersteigen und Gase entweichen können,
die zu Detonationen und Unglücksfällen führen.
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Die Praxis hat gezeigt, daß der beschriebene Gasdruckregler außerordentlich
genau und zuverlässig arbeitet. Die Ventilverschlüsse mit aufgespritzten elastischen
Verschlußzapfen aus Kunststoffen haben sich bewährt, und der Schutz der Membran
gegen Verzerrungen und Beschädigungen gibt den Geräten eine große Lebensdauer bei
gleichbleibenden Qualitäten der Leistung. Außerdem bestehen keinerlei Korrosionsgefahren
für Gasdruckregler aus Kunststoffen gemäß der Erfindung. Das Aussehen dieser Geräte
in dunklen Farben mit Hochglanzoberfläche ist sehr ansprechend, was beispielsweise
bei Gasdruckreglern für medizinische Zwecke, z. B. Sauerstoffbehandlungen, Stickoxydulnarkosen,
nicht ohne Bedeutung ist.
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Das System der Konstruktion gemäß der Erfindung kann ohne Schwierigkeiten
für Hochdruckregler (z. B. Flaschenregler, Batterieregler) umgebaut werden, was
bereits geschehen ist. Dabei wird der ganze Regler aus entsprechenden Kunststoffen
oder der Niederdruckteil aus Kunststoffen und der Hochdruckteil aus Metall ausgeführt,
wobei die Kunststoffteile direkt an metallische Trägerkörper angepreßt oder angespritzt
werden.