DE1270910B

DE1270910B - Membrangesteuertes Druckminderventil

Info

Publication number: DE1270910B
Application number: DE19651270910
Authority: DE
Inventors: George Edwin Smith
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1965-05-03
Filing date: 1965-05-03
Publication date: 1968-06-20

Description

Membrangesteuertes Druckminderventil Die Erfindung bezieht sich auf ein membrangesteuertes Druckminderventil, bei dem zur Erzielung einer durchflußunabhängigen Regelcharakteristik eine als Strahlpumpe ausgebildete Entlastungsvorrichtung für die Steuermembran vorgesehen ist.
Bekannte Druckminderventile dieser Gattung weisen den Nachteil auf, daß bei plötzlich eintretendem starkem Verbrauch ein übermäßiger Druckabfall auf der Niederdruckseite des Ventils eintritt. Von der Hochdruckseite kann dann auch bei voll geöffnetem Ventil nicht genügend Medium pro Zeiteinheit nachströmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, den den bekannten Ventilen anhaftenden Nachteil zu vermeiden und dieses Ventil insbesondere so auszubilden, daß ein übermäßiger Druckabfall auf der Niederdruckseite des Ventils schneller abgebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine die Entlastungsvorrichtung umgehende By-pass-Leitung mit einem federbelasteten, von der Steuermembran bei starkem niederdruckseitigem Druckabfall betätigten Ventil vorgesehen ist.
Mit der Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß bei normalem Verbrauch auf der Niederdruckseite das Druckminderventil in herkömmlicher Weise arbeitet, derart, daß die gesamte Mediumströmung durch die Entlastungsvorrichtung erfolgt. Tritt jedoch plötzlich ein stärkerer Mediumverbrauch auf der Niederdruckseite auf, was sich in einem besonders hohen Druckabfall im Niederdruckkreis äußern würde, so wird die By-pass-Leitung geöffnet, um Medium von der Hochdruckseite unter Umgehung der Entlastungsvorrichtung in die Niederdruckseite strömen zu lassen. Ein übermäßiger Druckabfall auf der Niederdruckseite wird somit schneller als bei dem bekannten Druckminderer behoben.
An Hand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, sei diese näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Draufsicht auf das Druckminderventil gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 der F i g. 1 und F i g. 3 eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 der F i g. 1.
In einem Ventilgehäuse 60 befinden sich eine Kammer 61 und eine federbelastete Membran 62. Ein zweites Gehäuse 63 mit einem die Vorspannfeder für die Membran 62 tragenden Aufsatz 64 und einer Schraube 65 zum Einstellen der Spannung der Feder ist am Ventilgehäuse 60 befestigt. Eine zweite Kammer 66 in dem Gehäuse 60 steht über eine verengte Öffnung 67 mit der Kammer 61 in Verbindung, wobei die verengte Öffnung durch ein Glaskapillarrohr 68 gebildet wird. Die Kammer 66 steht über ein Verbindungsstück 69 und einen Ventilsitz 70 mit einem unter hohem Druck (P2) stehenden Gasvorrat in Verbindung. Ein elastisches Abdichtungselement 71 bildet einen Teil der gemeinsamen Wand 72 zwischen den Kammern 61 und 66. Ein Ventilhebel 73 trägt an einem Ende das mit dem Ventilsitz 70 zusammenwirkende Verschlußstück 74, ist weiterhin schwenkbar in dem Abdichtungselement 71 angebracht und ist am anderen Ende verschiebbar in einem Bügel 75 aufgenommen. Der Bügel 75 seinerseits ist mit der Mitte der Membran 62 verbunden. Eine Leitung 76 führt von der Kammer 61 zu einem (nicht veranschaulichten) Verbraucher, wie z. B. einer Brennstoffzelle. Der Verbraucher ist über eine weitere Leitung 77 mit der Kammer 61 verbunden. Die Kammer 61, die Leitungen 76 und 77 sowie der Verbraucher bilden einen geschlossenen Niederdruckkreis (P1). Der Eingang zur Leitung 76 liegt gegenüber der verengten Öffnung 67 und weist einen sich verengenden Abschnitt 78 und einen sich daran anschließenden, sich allmählich erweiternden Abschnitt 78' auf. Eine Öffnung 79 stellt die Verbindung zwischen der federbelasteten Seite der Membran 62 und der Atmosphäre her.
Das Gehäuse 60 weist einen Ansatz 80 zur Bildung einer Kammer 83 auf, in der ein Ventilstößel 81 und eine Ventilfeder 82 untergebracht sind. Die Kammer 83 steht einerseits über eine an einem Ventilsitz 84 gebildete Öffnung mit der Kammer 61 und über eine By-pass-Leitung 85 mit der Kammer 66 in Verbindung. Der Ventilstößel 81 liegt mit seinem einen Ende benachbart dem Bügel 75, geht durch die Öffnung des Ventilsitzes 84 hindurch und endet in einem mit dem Ventilsitz in Eingriff tretenden Verschlußstück 86. Durch diese erfindungsgemäße Bypass-Leitung 85 ist eine Umleitung für aus der Hochdruckzufuhrquelle (P2) in die Kammer 66 eintretendes Gas vorgesehen.
Wenn der Gasverbrauch im Niederdruckkreis relativ gering ist, reicht der Unterdruck nicht aus, um das Ventil 84, 86 über den Membranbügel 75 zu öffnen. Die By-pass-Einrichtung 81, 82, 84, 85 ist somit außer Funktion, und das Gas strömt auf dem normalen Weg von der Kammer 66 durch die als Strahlpumpe zur Umwälzung von Gas im geschlossenen Niederdruckkreis (Leitung 76, Verbraucher, Leitung 77) ausgebildete- Entlastungsvorrichtung 67, 78. Bei hohem Gasverbrauch wird jedoch durch die Membran 62 und den Bügel 75 nicht nur bewirkt, daß der Ventilhebel 73 den Eintritt einer großen Gasmenge in die Kammer 66 ermöglicht, sondern auch erreicht, daß der Bügel 75 auf den Ventilstößel 81 drückt und das Ventil 84, 86 öffnet. Auf diese Weise kann aus der Kammer 66 kommendes Gas sowohl über die verengte Öffnung 67 als auch über die By-pass-Leitung 85 in die Kammer 61 eintreten. Ein übermäßiger Druckabfall im Niederdruckkreis kann somit schneller behoben werden. Weitere By-pass-Einrichtungen können alternativ oder zusätzlich zu der dargestellten Einrichtung 75, 81, 82, 84, 85, 86 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann eine By-pass-Leitung mit einem überdruckventil zwischen der Kammer 66 und der Kammer 61 vorgesehen sein, wobei sich das Ventil öffnet, wenn der Druck in der Kammer 66 über einen vorbestimmten Wert ansteigt.

Claims

Patentanspruch: Membrangesteuertes Druckminderventil, bei dem zur Erzielung einer durchflußunabhängigen Regelcharakteristik eine als Strahlpumpe ausgebildete Entlastungsvorrichtung für die Steuermembran vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i e h n e t , daß eine die Entlastungsvorrichtung (67, 78) umgehende By-pass-Leitung (85) mit einem federbelasteten, von der Steuermembran bei starkem niederdruckseitigem Druckabfall betätigten Ventil (84, 86) vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 888 491.; französische Patentschrift Nr. 7180 907; britische Patentschrift Nr. 613 429; USA.-Patentschriften Nr. 1515 911, 1885 367, 1992 048, 2 309 848, 2 511844, 3 090 592.