DE1248406B

DE1248406B - Multi-stage diaphragm-controlled reducing valve for gaseous media

Info

Publication number: DE1248406B
Application number: DESCH34945A
Authority: DE
Original assignee: Schulz & Rackow
Current assignee: Schulz & Rackow
Priority date: 1964-04-10
Filing date: 1964-04-10
Publication date: 1967-08-24

Description

Mehrstufiges membrangesteuertes Reduzierventil für gasförmige Medien Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges, membrangesteuertes Reduzierventil für gasförmige Medien, bei dem die den einzelnen Druckstufen zugeordneten Steuermembranen konzentrisch zueinander angeordnet sind.Multi-stage diaphragm-controlled reducing valve for gaseous media The invention relates to a multi-stage, diaphragm-controlled reducing valve for gaseous Media in which the control diaphragms assigned to the individual pressure stages are concentric are arranged to each other.

Es sind mehrstufige Druckminderer bekanntgeworden, bei denen die den jeweiligen Druckstufen zugeordneten Steuermembranen übereinander angordnet sind. Diese Ausbildung erfordert mehrere Gehäuseteile und eine gehäusefeste und dichte Einspannung jeder einzelnen Membran, was einen erheblichen Aufwand an Bauvolumen und Montagearbeiten bedingt.There are multi-stage pressure reducers become known in which the control diaphragms associated with the respective pressure stages are arranged one above the other. This training requires several housing parts and a fixed and sealed housing Clamping of each individual membrane, which requires a considerable amount of construction volume and assembly work required.

Weiterhin ist ein mehrstufiges Druckminderventil bekanntgeworden, bei welchem die Regelglieder konzentrisch ineinander angeordnet sind, so daß ein Drosselkanal den anderen umschließt, und die aufeinanderfolgenden Ventilsitze einen immer größeren Durchmesser erhalten. Die jeweils zwei Reduzierstufen trennenden Gehäuseelemente spannen die anteiligen Membranflächen ein und durchfahren deren Stehwege mit. Diese bekannte Anordnung hat jedoch schwerwiegende Nachteile. Geringförmige Ineinanderschachtelung der Dorsselglieder führt zu einem ungünstigen Anwachsen der aufeinanderfolgenden Ventilsitzdurchmesser, was zur Folge hat, daß die Stellwege der Regelglieder außerordentlich klein werden, und daher die Regelung empfindlich und ungenau wird. Weiterhin sind die Regelwege der einzelnen Drosselglieder voneinander abhängig, so daß sich Vordruckschwankungen der nachgeschalteten Druckstufen auf die vorhergehenden auswirken, was zu einer starken Beeinträchtigung der Regelgenauigkeit führt.Furthermore, a multi-stage pressure reducing valve has become known, in which the control elements are arranged concentrically one inside the other, so that a Throttle channel encloses the other, and the successive valve seats one getting bigger and bigger diameter. The two reduction levels separating each Housing elements clamp the proportional membrane surfaces and pass through them Standing ways with. However, this known arrangement has serious disadvantages. Slightly Nesting of the Dorssel links leads to an unfavorable growth of the successive valve seat diameter, which has the consequence that the travel the control elements become extremely small, and therefore the control is sensitive and becomes imprecise. Furthermore, the control paths of the individual throttle elements are different from one another dependent, so that there are fluctuations in the admission pressure of the downstream pressure levels the previous effects, which severely impair the control accuracy leads.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein mehrstufiges, membrangesteuertes Reduzierventil für gasförmige Medien, wie z. B. Propan, Butan usw., mit voneinander völlig unabhängig wirkenden Reduzierstufen zu schaffen, bei welchen möglichst wenig Gehäuseteile erforderlich sind, und die Verbindung der Gehäuseteile zwecks Einspannung der Stellglieder, wie Membranen od. dgl., mit möglichst einfachen und wirtschaftlichen Mitteln vorgenommen werden kann, und sich darüber hinaus die Montage wesentlich vereinfacht, das Bauvolumen und der Aufwand bedeutend verringert sowie einen allen Anforderungen gerecht werdende Betriebssicherheit gewährleistet ist.Proceeding from this prior art, the object of the invention is based on a multi-stage, diaphragm-controlled reducing valve for gaseous media, such as B. propane, butane, etc., with completely independently acting reduction stages to create in which as few housing parts as possible are required, and the Connection of the housing parts for the purpose of clamping the actuators, such as membranes od. The like, can be carried out with the simplest and most economical means possible, and, in addition, the assembly is significantly simplified, the construction volume and the Effort significantly reduced and operational reliability that meets all requirements is guaranteed.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Steuermembranen zwischen koaxial zueinander angeordneten Wandungen des in der Ebene der Steuermembranen geteilten, im wesentlichen zweiteilig ausgebildeten, starren Ventilgehäuses dichtend eingespannt sind. Unterhalb jeder der abgetrennten Membranflächen befindet sich eine Druckkammer, in deren Wandung sich das dieser und der benachbarten Membran zugehörige Reduzierventil befindet. Hierbei ist es baulich wie funktionell ohne Bedeutung, in welcher Anordnung die Kammern zueinander liegen.According to the invention this is achieved in that the control diaphragms between coaxially arranged walls of the in the plane of the control diaphragms divided, essentially two-part, rigid valve housing sealing are clamped. Below each of the separated membrane areas is a pressure chamber, in the wall of which this and the adjacent membrane are located associated reducing valve is located. Here it is structurally and functionally without Meaning of the arrangement in which the chambers are to one another.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für zweistufige Druckminderer liegen die beiden Druckkammern ringförmig umeinander, wobei in der Trennwand zwischen beiden Druckkammern die Drosselstelle der zweiten Regelstufe untergebracht ist. Jede Drosselstufe läßt sich unabhängig von der benachbarten so gestalten, wie es der Druckabfall und die Durchflußmenge erfordern. Besonders vorteilhaft ist der geringe Aufwand an Bauvolumen und die sehr einfache und in vergleichsweise kurzer Zeit durchführbare Montage, bei welcher durch das Verspannen zweier Gehäuseteile die in deren Teilungsebene gelegene Membran entsprechend dem Verlauf der vorragenden Wände der Gehäuseteile in selbständig wirsame Membranflächen unterteilt wird. An Stelle einer einzigen Membran ist es auch möglich, entsprechend den Druckverhältnissen in den einzelnen Stufen auch unterschiedlich starke Einzelmembranen zu verwenden, die ebenso wie die einteilige Mehrstufenmembran durch die gegeneinander verspannten Gehäuseteile gehalten werden.In a preferred embodiment for two-stage pressure reducers the two pressure chambers lie around each other in a ring, with in the partition between the throttle point of the second control stage is housed in both pressure chambers. Each throttle stage can be designed as it is independent of the neighboring one the pressure drop and flow rate require. The is particularly advantageous low cost of construction and the very simple and in comparatively short Time-feasible assembly, in which by bracing two housing parts the membrane located in the plane of division according to the course of the protruding one Walls of the housing parts is divided into independently wirsame membrane surfaces. At Instead of a single membrane, it is also possible, depending on the pressure conditions to use individual membranes of different thicknesses in the individual stages, which, like the one-piece multi-stage membrane, are braced against each other Housing parts are held.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung stützen sich bei einem zweistufigen Reduzierventil mit auf dem Stößel des Hochdruckaggregates angeordnetem Schließventil die Steuerfedern der Hochdruck-und der Niederdruckmembranflächen mit ihren den Membranen abgekehrten Enden an einer axial verschiebbaren Ringscheibe od. dgl. ab, welche von dem Stößel des Hochdruckaggregates durchsetzt wird und von an dessen freiem Ende angebrachten Vorsprüngen hintergriffen wird. Hierdurch wird ein wesentlicher sicherheitstechnischer Nachteil der bekannten Ausführungsarten von Druckminderern beseitigt, der darin liegt, daß in der Zwischendruckkammer der beiden Drosselstellen hinter dem Sicherheitsventil bei Ausschaltung des Reglers kein federnd betätigtes, mit dem Gasdruck schließendes Schließventil vorhanden ist. Die bisher bekannten Absperrventile werden über Nocken, Exzenter, od. dgl., die mit Kurvenbahnen zusammenwirken, mittels starrer Betätigungsglieder geschlossen, wobei es vorkommen kann, daß je nach Fertigungstoleranz der Glieder zwischen dem Betätigungsschalter für das Schließventil und diesem selbst Längenunterschiede auftreten können, die eine mehr oder minder große und gegebenenfalls sogar ungenügende Schließkraft zur Folge haben.According to a further feature of the invention are based on one two-stage reducing valve with arranged on the plunger of the high-pressure unit Closing valve with the control springs of the high pressure and the low pressure membrane surfaces their ends facing away from the membranes on an axially displaceable washer od. The like. Which is penetrated by the plunger of the high pressure unit and by at the free end attached projections is engaged behind. This will a major safety disadvantage of the known types of construction eliminated by pressure reducers, which is that in the intermediate pressure chamber of the both throttle points behind the safety valve Deactivation the regulator does not have a spring-actuated shut-off valve that closes with the gas pressure is available. The previously known shut-off valves are operated via cams, eccentrics, or the like, which interact with cam tracks, by means of rigid actuators closed, it can happen that depending on the manufacturing tolerance of the links differences in length between the actuating switch for the closing valve and this itself can occur that are more or less large and possibly even insufficient Result in closing force.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung liegt in der zweifachen Funktion der Steuerfeder der Niederdruckstufe. Während des Regelvorganges steuert die Feder das Kräftegleichgewicht an der Niederdruckmembran, während sie bei abgeschaltetem Regler die Schließkraft für das Schließventil der Zwischendruckkammer liefert. Vorteilhaft wirkt sich auch aus, daß bei abgeschaltetem Regler das Betätigungsglied (Schaltknopf) unbelastet durch die Schließkraft der Steuerfeder ist.A special feature of the invention is its dual function the control spring of the low pressure stage. The spring controls the control process the balance of forces on the low-pressure membrane while it is switched off Controller supplies the closing force for the closing valve of the intermediate pressure chamber. Advantageous also has the effect that when the controller is switched off, the actuating element (switch button) is unloaded by the closing force of the control spring.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt eines zweistufigen Reduzierventils mit dazugehörigem Flaschenventilkörper und F i g. 2 ebenfalls einen Längsschnitt des Reduzierventils mit der erfindungsgemäßen Ein- und Ausschaltung.The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment explained, namely shows F i g. 1 is a longitudinal section of a two-stage reducing valve with the associated cylinder valve body and FIG. 2 also shows a longitudinal section of the reducing valve with the switching on and off according to the invention.

Der Druckminderer nimmt in seinen beiden Gehäusehälften, dem Membrangehäuse 1 und dem Dekkel 2, eine in sich ungeteilte Membran mit den beiden voneinander funktionsunabhängigen Membranflächen 3 und 4 auf, wobei die Membranfläche 3 der ersten Druckstufe und die Membranfläche 4 der zweiten Druckstufe zugeordnet ist. Durch Verspannen des äußeren Deckelrandes 5 gegen den äußeren Gehäuserand 6 wird gleichzeitig auch über die beiden formsteifen Gehäusehälften mit den vorragenden Wänden 7 und 8 eine dichtende Einspannung der Membranringfläche 9, die die Membranstufen voneinander trennt, erzielt. Statt der einteiligen Membran können auch zwei den jeweiligen Kammerdrücken entsprechend bemessene Membranen verwendet werden, wobei der Außenrand der inneren Membran und der Innenrand der äußeren Membran an ihrer gemeinsamen Einspannstelle zwischen den vorragenden Wänden 7 und 8 entweder übereinander- oder stumpf voreinandergelegt werden können. Zur Unterstützung der Dichtwirkung an dieser Einspannstelle kann eine Profilierung der Stirnseiten (Anlageflächen) der vorragenden Wände 7 und 8 vorgenommen werden. Ebenso läßt sich an dem Außenrand 5, 6 verfahren. Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß der innere Einspannrand in der gleichen Ebene liegt wie die äußere Einspannstelle.The pressure reducer takes in its two housing halves, the diaphragm housing 1 and the lid 2, an undivided membrane with the two function-independent Membrane surfaces 3 and 4, the membrane surface 3 of the first pressure stage and the membrane surface 4 is assigned to the second pressure stage. By bracing the outer lid edge 5 against the outer edge of the housing 6 is also over at the same time the two dimensionally stable housing halves with the projecting walls 7 and 8 a sealing Clamping of the membrane ring surface 9, which separates the membrane stages from one another, is achieved. Instead of the one-piece membrane, two can also be used according to the respective chamber pressures sized membranes are used, the outer edge of the inner membrane and the inner edge of the outer membrane at their common clamping point between the protruding walls 7 and 8 either superimposed or butted in front of one another can be. To support the sealing effect at this clamping point can a profiling of the end faces (contact surfaces) of the projecting walls 7 and 8 be made. The same can be done on the outer edge 5, 6. It is not It is essential that the inner clamping edge is in the same plane like the outer clamping point.

Zum einfachen Ein- und Ausbau der die Membran 4 beeinflussenden Feder 10 - die Gehäuseteile brauchen nicht auseinandergenommen zu werden -sind im ungeteilten Deckel 2 Ausnehmungen 11 vorgesehen, durch die Vorsprünge 12 des auf die Membran 4 aufvulkanisierten Federtellers 13 hindurchgeführt werden, über welche die Federwirkung auf die Membran übertragen wird. Auf der anderen Seite stützt sich die Feder 10 gegen einen verstellbaren und vom Deckel 2 lösbaren Ring 14 ab. Die der ersten Stufe zugehörige Membran 3 trägt eine Feder 15, die sich gegen einen vom Deckel 2 lösbaren Nachstellring 16 anlegt. Der Schaltknopf 17 hebt oder senkt bei Betätigung den Stößel 21 mit dem Schließventil 19, wobei er über die Schulter 23 und den Knebel 24 auf das Ende 18 des Stößels 21 einwirkt. Das Schließventil 19 schließt oder gibt den Kanal 20 frei, gleichzeitig hebt sich der Stößel 21 vom schließend federbelasteten Verschlußteil 22 der ersten Drosselstufe im Flaschenventil ab und unterbricht damit die steuernde Funktion der Membran 3, oder es wird durch Absenken des Stößels 21 beim Aufsetzen auf das Verschlußteil 22 die Druckminderung eingeleitet.For easy installation and removal of the spring 10 influencing the membrane 4 - the housing parts do not need to be dismantled - recesses 11 are provided in the undivided cover 2, through which the projections 12 of the spring plate 13 vulcanized onto the membrane 4 are passed, via which the spring action is transferred to the membrane. On the other hand, the spring 10 is supported against an adjustable ring 14 that is detachable from the cover 2 . The membrane 3 belonging to the first stage carries a spring 15 which rests against an adjusting ring 16 which is detachable from the cover 2. The switch button 17, when actuated, raises or lowers the plunger 21 with the closing valve 19, acting on the end 18 of the plunger 21 via the shoulder 23 and the toggle 24. The closing valve 19 closes or releases the channel 20, at the same time the plunger 21 lifts from the closing spring-loaded closure part 22 of the first throttle stage in the cylinder valve and thus interrupts the controlling function of the membrane 3, or it is activated by lowering the plunger 21 when it is placed on the Closure part 22 initiated the pressure reduction.

An der Membran 4 ist der Hebel 40 befestigt, welcher auf das schwenkbar gelagerte Verschlußtei141 einwirkt, das je nach Stellung der Membran den Gaskanal 42 mehr oder weniger freigibt.The lever 40 is attached to the membrane 4 and acts on the pivotably mounted closure part which more or less releases the gas channel 42 depending on the position of the membrane.

Die in F i g. 2 im Längsschnitt dargestellte Anordnung zeigt wiederum die Gehäusehälften 1 und 2 mit zwischen ihnen eingespannten Membranen 3 und 4, den Ausnehmungen 11 im Deckel 2, durch welche die Vorsprünge 12 des Federtellers 13 treten, auf denen sich die Feder 10 einerseits abstützt. Am anderen Ende wird die Feder 10 durch eine undrehbare aber axial verschiebbare Ringscheibe 25 gehalten, die auf der der Feder 10 gegenüberliegenden Seite eine Kurvenbahn 26 mit einer außerhalb der Selbsthemmung liegenden Steigung trägt, die sich gegen vorspringende, in ihrer Höhe nicht verstellbare Nocken 27 des Betätigungsgliedes 28 abstützt. Das drehbar gelagerte Betätigungsglied 28 stützt sich an der Gleitfläche 29 der ortsfest durch die in Schlitze 32 vorspringenden Nasen 31 des Deckels 2 gehaltenen Bajonettscheibe 30 ab. Die Feder 15 der Hochdruckstufe legt sich am Innenteil der Ringscheibe 25 an; letztere besitzt Durchbrüche 33 für Stege 34 des Deckels 2. Für die Abstützung der Niederdruckmembran in ihrer untersten Lage gegenüber der Feder 10 sind im Gehäuse 1 einzelne Nocken 36 vorgesehen.The in F i g. 2 shows the arrangement shown in longitudinal section, in turn, the housing halves 1 and 2 with membranes 3 and 4 clamped between them, the recesses 11 in the cover 2, through which the projections 12 of the spring plate 13 pass, on which the spring 10 is supported on the one hand. At the other end, the spring 10 is held by a non-rotatable but axially displaceable washer 25 which, on the side opposite the spring 10 , carries a cam track 26 with a slope outside the self-locking, which rests against protruding cams 27 of the non-adjustable height Actuator 28 is supported. The rotatably mounted actuating member 28 is supported on the sliding surface 29 of the bayonet disk 30 held in a stationary manner by the lugs 31 of the cover 2 projecting into the slots 32. The spring 15 of the high pressure stage rests against the inner part of the annular disk 25; the latter has openings 33 for webs 34 of the cover 2. To support the low-pressure membrane in its lowest position relative to the spring 10, individual cams 36 are provided in the housing 1.

Bei der Ausführung gemäß F i g. 2 wird das den Niederdruck steuernde Ventilverschlußstück 41 über den die Zwischendruckkammer gabelförmig umgreifenden Hebel 40 von der Membran 4 betätigt.In the execution according to FIG. 2 becomes the one that controls the low pressure Valve closure piece 41 over which the intermediate pressure chamber encompasses fork-shaped Lever 40 actuated by membrane 4.

Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung geht aus der vereinfachten Darstellung deutlich hervor. Das Betätigungsglied 28 läßt sich in beliebigem Drehsinn ohne feste Begrenzung drehen, wobei zwischen den Stellungen »ein« und »aus« vorteilhaft ein Drehweg von 90° liegt. Beim Ausschalten hebt sich entsprechend dem Verlauf der gegenüber dem Nocken 27 abfallenden Gleitbahn 26 die Ringscheibe 25 unter der Wirkung der Feder 10 - und bis zur Anlage des Vorsprunges 24 gegen die Kante 35 auch der Feder 15 - an und nimmt über den Vorsprung 24 den Stößel 18,21 des Hochdruckaggregates mit, wodurch zunächst der Stößel 21 vom Verschlußteil 22 der ersten Drosselstelle abgehoben wird und diese schließt und danach auch das Schließventil 19 den Kanal 20 gasdicht zusperrt. Bei undichtem Hochdruckregulierventil strömt Gas in die Zwischenkammer unter das Schließventil ein, wobei sich ein Druck aufbaut, der die Wirkung der Feder 10 unterstützt und das Schließventil 19 bis zum Ansprechen des Sicherheitsventils 43 zunehmend kräftiger gegen den Sitz des Kanals 20 preßt.The mode of operation of the switching device can be seen clearly from the simplified representation. The actuating member 28 can be rotated in any direction of rotation without fixed limitation, with a rotational path of 90 ° advantageously lying between the "on" and "off" positions. When switching off, according to the course of the slideway 26 sloping against the cam 27, the annular disk 25 rises under the action of the spring 10 - and until the projection 24 rests against the edge 35 also the spring 15 - and takes the plunger via the projection 24 18,21 of the high-pressure unit, whereby first the plunger 21 is lifted from the closure part 22 of the first throttle point and this closes and then the closing valve 19 also closes the channel 20 in a gas-tight manner. If the high pressure regulating valve leaks, gas flows into the intermediate chamber under the closing valve, whereby a pressure builds up which supports the action of the spring 10 and presses the closing valve 19 increasingly more forcefully against the seat of the channel 20 until the safety valve 43 responds.

Claims

Claims: 1. Multi-stage, mernbrang-controlled reducing valve for gaseous media in which the assigned to individual pressure levels Control diaphragms are arranged concentrically to one another, characterized in that the control diaphragms (3,4) between coaxially arranged walls (5, 6; 7, 8) of the in the Split plane of the control diaphragms, essentially two-part, rigid Valve housing (1, 2) are clamped in a sealing manner.

2. Multi-stage reducing valve according to claim 1, characterized in that the individual membrane surfaces (3, 4) associated springs (10, 15) can be adjusted from the outside.

3. Multi-stage reducing valve according to claim 1, characterized in that the spring plates (13) serving to support and guide the control springs (10, 15) are glued or vulcanized onto the membranes (3, 4).

4. Two-stage reducing valve according to claim 1, characterized in that the housing part located above the low-pressure membrane (4) Has recesses (11), which of projections (12) of the low-pressure membrane surface (4) associated spring plate (13) are penetrated.

5. Two-stage reducing valve according to claim 1, characterized in that the valve closure piece controlling the low pressure (41) via a fork-shaped jack (40) encompassing the intermediate pressure chamber the low pressure membrane (4) is in communication.

6. Two-stage reducing valve according to claim 1 with the closing valve arranged on the plunger of the high-pressure unit, characterized in that the control springs (10, 15) of the high-pressure (3) and the low-pressure membrane surfaces (4) face away with their membranes (3, 4) Support the end on an axially displaceable washer (25) or the like, through which the plunger (18) of the high-pressure unit passes and is engaged from behind by projections (24) attached to its free end.

7. Two-stage reducing valve according to claim 6, characterized in that the closing valve (19) when switched off by the action of one or more low pressure control springs against its seat is pressed. B.

Two-stage reducing valve according to claim 6 or 7, characterized in that that the washer (25) od. Like. On its the control springs (10, 15) facing away Side a curved path (26) with a slope lying outside the self-locking has, which against protruding, unchangeable in their height cams (27) the actuator (28) is supported.

9. Two-stage reducing valve according to claim 6 to 8, characterized in that the actuating member (28) rotates in any direction can be rotated, with two opposing single and switch-off positions are omitted.

10. Two-stage reducing valve according to claim 6 to 9, characterized in that the actuating member (28) from its center forth by means of a disc (30) or the like that is releasably attached to the valve housing (2). is held via sliding surfaces (29). Publications considered: German Interpretation document No. 1045 200.