DE141819C - - Google Patents

Description

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"KAISERLICHES

PATENTAMT.

Vorliegender Gasdruckregler ist für alle Arten von Gasverteilungsnetzen verwendbar und bezweckt, wie groß auch die Gasentnahme und der Druckverlust sei, die Zuführung so zu regeln, daß der Druck in der Verbrauchsleitung stets in den zulässigen Grenzen verbleibt.

Bei den automatischen Gasreglern bekannter Art, welche dem gleichen Zwecke dienen sollen, werden die auf- und absteigenden Bewegungen der Gasglocke dazu benutzt, um das Gewicht dieser Glocke und damit den ausgeübten Druck veränderlich zu machen, wobei Kurvenscheiben, Hebelgestänge, Wasserbelastungen oder ähnliche Mittel benutzt werden. Da jedoch diese auf- und absteigenden Bewegungen der Gasglocke nicht lediglich von den Änderungen der Gasabgabe abhängen, sondern auch durch eine Änderung des Eintrittsdruckes veranlaßt werden können, so ergibt sich daraus, daß die Wirkungsweise des Apparates nicht allein von den Änderungen des Gasverbrauches, sondern auch von den zufälligen Änderungen des Eintrittsdruckes beeinflußt wird. Das muß aber unbedingt vermieden werden. Daher war es bei den bisher bekannten Anordnungen nötig, dem Gasregler einen besonderen Apparat hinzuzufügen, welcher lediglich den Zweck hatte-, den Eintrittsdruck zum Gasregler konstant zu erhalten.

Vorliegender Gasdruckregler unterscheidet sich nun dadurch von den bisher bekannten, daß nicht die auf- und absteigenden Bewegungen der Gasglocke selbst zur Hervorrufung der Druckänderungen benutzt werden, sondern daß diese Druckänderungen durch ein besonderes Organ hervorgerufen werden, welches mit der Reglerglocke zwar verbunden ist, aber doch von dieser unabhängig, und zwar so sich bewegen kann, daß es lediglich bei Änderungen der Gasabgabe in Wirkung tritt, nicht aber bei Änderungen des Eintrittsdruckes. Hierdurch wird die Verwendung eines besonderen Apparates zur Konstanterhaltung des Eintrittsdruckes entbehrlich.

Fig. ι zeigt einen derartig eingerichteten Druckregler im senkrechten Schnitt, Fig. 2 und 3 zeigen teilweise im Schnitt zwei besondere Ausführungsarten.

Das Gas wird dem Regler, wie bei den meisten bekannten Ausführungen, durch ein Ventil α zugeführt, dessen Öffnung sich im Verhältnis zu der Gasabgabe je nach der Stellung der Gasglocke b ändert. Die Glocke b ändert jedoch ihre Höhenlage auch bei Änderung des Eintrittsdruckes, so daß das Ventil a ebenfalls bei Erhöhung des Eintrittsdruckes sich mehr schließt. Das Gewicht der Glocke b wird nach Maßgabe der Gasentnahme durch entsprechende Wasserbelastung selbsttätig verändert, so daß eine Erhöhung der Gasentnahme auch eine Erhöhung der Wasserbelastung mit sich bringt. Diese selbsttätige Änderung der Wasserbelastung wird nun aber, wie bereits erwähnt, nicht durch die Bewegungen der Glocke b hervorgerufen — in diesem Falle würde bei Erhöhung des Eintrittsdruckes ebenfalls eine nicht beabsichtigte Änderung der Wasserbelastung stattfinden — sondern durch

die Bewegungen einer besonderen Kapsel d, welche in einem auf der Glocke b angeordneten und oben dicht verschlossenen Wasserbehälter c schwimmt. Das in die Reglerglocke b eingetretene Gas muß durch die Öffnung f in der Decke der Kapsel d austreten, um in das Austrittsrohr h des Reglers zu gelangen. Diese Öffnung / ist im Querschnitt veränderlich, indem ein Ventilkegel e in die

ίο Deckelöffnung der Kapsel d hineinragt, während bei der Ausführungsart nach Fig. 2 die veränderliche Ausströmung aus der Kapsel d nach dem Austrittskanal h durch am Umfang der Kapsel angeordnete Öffnungen g bewirkt wird.

An der Decke dieser Kapsel d ist das Heberrohr i befestigt, welches die veränderliche Wasserbelastung der Glocke b beim Sinken bezw. Steigen der Kapsel d hervorruft. Das eine Ende j des Heberrohres mündet in den Behälter c, während das andere Ende k dazu dient, den Überfluß dieses Behällers, welcher beständigen Zufluß durch den Hahn m erhält, in das Becken / des Reglers zu leiten. Je höher also die Kapsel d steigt, desto weniger Wasser kann aus dem Behälter c abfließen, desto höher bleibt also der Wasserspiegel in dem Behälter und damit die Belastung der Glocke b.

Bei dieser Anordnung des Heberrohres i findet eine Erhöhung der Wasserbelastung, entsprechend dem Zweck der Erfindung, lediglich bei Vergrößerung der Gasabgabe, nicht aber bei Vergrößerung des Gaseintrittsdruckes statt. Denn die Kapsel d arbeitet in derselben Weise wie die Kapsel eines Differentialreglers,

d. h. sie bestimmt einen stets konstanten Druckunterschied zwischen dem unter ihrer Decke herrschenden Druck ρ und dem entgegengesetzt über ihrer Decke wirkenden Druck p', welcher zugleich der Austrittsdruck des Gases ist. Das Gewicht P der Kapsel d bleibt stets konstant, weil sie stets gleich weit aus dem Wasser des Behälters c herausragt; sobald sie sich nämlich infolge Änderung der Druckverhältnisse aus dem Wasser emporhebt, steigt dieses Wasser, da auch das Ende k des Heberrohres mit der Kapsel d gestiegen ist. Der Auftrieb der Kapsel d ist deshalb stets der gleiche. Da ferner auch der Querschnitt S¹ der Kapsel konstant ist, so ergibt sich aus den Gleichgewichtsbedingungen, daß sein muß: p> S = P -\- ρ' · S.

ρ
Hieraus ergibt sich: ρ—ρ' = —· Da Pund S

konstant sind, so ist der Unterschied ρ—ρ' gleichfalls konstant, solange Gleichgewicht vorhanden ist, und die Kapsel hat stets das Bestreben, diesen Gleichgewichtszustand herzustellen. Dieser Druckunterschied ρ — ρ' wird durch die Querschnittsverengung in der Decke der Kapsel hervorgerufen. Der Druck p' ist gleich dem Eingangsdrucke vermindert um zwei Druckverluste, wovon der eine, der durch das Ventil α hervorgerufen wird, veränderlich ist, während der zweite, durch das Ventil e des Belasters bewirkte, konstant ist. Es ist hierfür gleichgültig, ob, wie in der Zeichnung dargestellt, der veränderliche Druckverlust vor dem konstanten bewirkt wird, oder umgekehrt. Es wäre also auch möglich, den Apparat so zu konstruieren, daß das Gas zuerst das Ventil des Belasters und dann erst das Ventil des Reglers durchströmt, wobei allerdings der dargestellte Apparat einige Abänderungen erfahren müßte, die aber das Prinzip der Erfindung nicht berühren würden. Aus der angestellten Berechnung ergibt sich, daß die Kapsel d lediglich nach Maßgabe der Gasabgabe sich bewegt, so daß sie auch als Ausflußmesser angesehen werden kann, denn da, wie nachgewiesen , der Druckverlust im Kanal / des

ρ g₀

Ventiles e stets konstant gleich — ist, so bleibt

die Geschwindigheit des Gases im Kanal/ unabhängig von seinem Querschnitt konstant. Jede Änderung des Gasausflusses bei α zwingt die Kapsel d, eine solche Stellung einzunehmen,

das der freie Querschnitt für das Gas gleich —

ist, wenn D die Ausflußmenge und V die konstante Geschwindigkeit in / (Fig. 1) oder g (Fig. 2) bezeichnet. Die Ventilquerschnitte entsprechen also stets den Ausflußmengen und andererseits entspricht das Steigen bezw. Fallen der Kapsel d den veränderten Ventilquerschnitten. Da aber die Belastung der Reglerglocke lediglich von diesen Bewegungen der Kapsel d abhängt, so ergibt sich daraus, daß auch die Belastung der Glocke b, also der Gasdruck, den Ausflußmengen, d. h. der Gasabgabe entspricht. Um dies besser einzusehen, seien im folgenden die Bewegungen der einzelnen Teile verfolgt, wenn eine plötzliche starke Erhöhung der Gasentnahme stattfindet. In diesem Falle findet zuerst eine schwache Erniedrigung des Druckes unter der Glocke b statt. Aber sobald diese Erniedrigung die Trägheit der Glocke übersteigt, ist das Gleichgewicht unterbrochen und die Glocke sinkt infolgedessen so lange, bis das Ventil α diejenige Stellung eingenommen hat, welche der Vergrößerung der Gasentnahme entspricht, in derselben Weise, wie bei allen bekannten Apparaten.

Es ist ersichtlich, daß bei dieser absteigenden Bewegung der Behälter c mit seiner Kapsel d von der Glocke b mitgenommen wird. Aber zugleich steigt die Kapsel d innerhalb des Behälters so lange, bis der Querschnitt des Kanales / sich im gleichen Maße vergrößert hat, wie die Ausflußmenge des Gases, so daß schließlich, wenn das System wiederum die der neuen Ausflußmenge entsprechende Gleichgewichtslage angenommen hat, die gegenseitigen

Stellungen der Glocke b und der Kapsel d nicht mehr dieselben sind, wie zu Anfang. Die Kapsel d ist im Verhältnis zur Glocke b um ein solches Stück gestiegen, wie es nötig ist, um im Behälter c eine Änderung des Wasserspiegels hervorzubringen, die eine Mehrbelastung der Glocke b um einen der Mehrabgabe an Gas entsprechenden Betrag bedingt. Tritt eine Verminderung der Gasabgabe ein,

ίο so erfolgt die eben beschriebene Wirkungsweise in umgekehrter Richtung.

Wenn jedoch eine Änderung des Eintrittsdruckes, nicht aber eine Änderung der Abflußmenge stattfindet, so ändert sich die gegenseitige Lage von Kapsel und Glocke nicht, obwohl die Glocke b die dem erhöhten oder verminderten Eintrittsdrucke entsprechende neue Stellung einnimmt. Bei einer Erhöhung des Eintrittsdruckes tritt zuerst eine schwache Ver-Stärkung des Druckes unter der Glocke b ein, aber sobald die Trägheit der Glocke überwunden ist, hebt sich diese mit dem Ventil a, welches infolgedessen den Eintrittsquerschnitt entprechend der aus der Druckvergrößerung entstandenen Geschwindigkeitserhöhung vermindert. Theoretisch dürfte die Kapsel d lediglich der aufsteigenden Bewegung der Glocke b folgen, ohne darüber hinaus sich relativ gegen diese zu erheben. Dies setzt aber voraus, daß das Ventil α augenblicklich den Zutrittsquerschnitt in dem nötigen Maße vermindert, so daß auch nicht einen Augenblick infolge des erhöhten Eintrittsdruckes eine Vermehrung des Gasausflusses eintritt. Da aber aus praktischen Gründen eine gewisse Zeit vergeht, bevor diese Wirkung eintritt, so entsteht wohl für einen Augenblick eine geringe Vermehrung des Ausflusses und damit auch eine geringe Erhebung der Kapsel d relativ zur Glocke b. Aber alsbald tritt eine Bewegung im umgekehrten Sinne ein, welche aufhört, sobald das Ventil α vollkommen seine Aufgabe erfüllt hat und sich dem erhöhten Eintrittsdruck entsprechend geschlossen hat. Dann ist das Gleichgewicht wieder hergestellt, und die Glocke b und die Kapsel d nehmen dieselbe gegenseitige Lage ein, wie zu Anfang. Eine Erhöhung der Glockenbelastung findet also bei Veränderungen des Eintrittsdruckes nicht statt, wie es dem Zwecke vorliegenden Apparates entspricht.

Wenn der Weg der Kapsel d und damit die Belastung der Reglerglocke b den Ausflußmengen genau proportional sein soll, gibt man dem Ventil e (Fig. 1) die Querschnittsform einer Parabel, da die Flächen der Querschnitte senkrecht zur Achse eines Rotationsparaboloides dem Abstand der Querschnitte vom Scheitel des Paraboloides proportional sind. Soll die gleiche Wirkung bei der Ausführungsform nach Fig. 2 erreicht werden, so müssen die Austrittsöffnungen d eine sokhe Gestalt erhalten, daß die Breite auf der ganzen Höhe konstant bleibt. Aber es ist leicht einzusehen, daß diese Öffnungen g oder das Ventil e auch eine solche Form erhalten können, daß sich die Belastung der Reglerglocke entweder nach dem Quadrat der Ausflußmenge, wie der theoretische Druckverlust in den Leitungen ändert, oder nach einem anderen Gesetz, das den jeweiligen Beanspruchungen des durch den Regler gespeisten Leitungsnetzes entsprechend erachtet wird. Der veränderliche Druck, der auf die oben beschriebene Art durch die Bewegung der Kapsel d erzielt wird, steht somit zu der Ausflußmenge in einem Verhältnis, das abhängt, sei es von der Form des Ventiles e (nach Fig. 1) oder von der Form der Öffnungen g (nach Fig. 2), sei es von der Form des Querschnittes des Behälters c, sei es zu gleicher Zeit von der Form des Ventiles e oder der Öffnungen g und der Gestalt des Behälters c, sei es endlich von der Art der Vorrichtung, welche dazu dient, die Bewegung der Kapsel d zur Belastungsveränderung der Glocke b nutzbar zu machen.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Heber i kann auch durch ein biegsames Rohr ersetzt werden, dessen bewegliches Ende an der Kapsel d befestigt ist, oder beispielsweise auch durch ein Abflußrohr η (Fig. 3), das an der Kapsel d befestigt ist, und dessen unteres Ende durch eine Quecksilbersicherung 0 abgeschlossen ist, während das Abflußrohr für das Wasser durch die Quecksilberdichtung hindurch in das Innere des Rohres η hineinragt.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Gasdruckregler, bei welchem das Gewicht der Reglerglocke durch eine dem Gasverbrauch entsprechend sich selbsttätig mittels Umlaufrohres ändernde Wasserbelastung geregelt wird, gekennzeichnet durch eine in dem Belastungswasser der Reglerglocke (b) schwimmende, einem Differentialdruck ausgesetzte Kapsel (d), in deren Inneres das Gas geleitet wird, bevor es in die Verbrauchsleitung tritt und aus der es durch Öffnungen (f bezw. g) wieder heraustritt, die sich beim Steigen der Kapsel infolge verstärkter Gasentnahme vergrößern und beim Sinken der Kapsel infolge verminderter Gasentnahme verkleinern, wobei das Sinken der Kapsel zur Verminderung, das Steigen zur Vermehrung des die Reglerglocke belastenden Wassers vermittels eines an der Kapsel (d) selbst angebrachten und mit derselben sich bewegenden Überlaufrohres benutzt wird, zu dem Zwecke, den Austrittsdruck des Gases lediglich nach dem Gasverbrauch zu regeln, ohne daß die Veränderung des Eintrittsdruckes einen Einfluß ausüben könnte.
2. 2. Gasdruckregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (f) für das Gas sich in der Mitte der Kapseldecke befindet und daß der Querschnitt der Austrittsöffnung bei der Bewegung der Kapsel durch einen im Innern der Gasglocke (b) befestigten, in die Öffnung (f) hineinragenden Ventilkegel (e) geregelt wird.
3. 3. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas durch am Umfang der Kapsel (d) vorgesehene Öffnungen (g) austritt, deren Durchgangsquerschnitte durch die Tiefe des Eintauchens der Kapsel (b) in die Flüssigkeit des Behälters (c) geregelt werden.
4. 4. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Veränderung des Flüssigkeitsspiegels im Behälter (c) dienende Überlaufvorrichtung aus einem mit der Kapsel (d) fest verbundenen, oben offenen und unten mit Quecksilberdichtung (0) versehenen Überlaufrohr (n) besteht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.