DE1550090C3

DE1550090C3 - Membrangesteuertes Druckminderven ti L

Info

Publication number: DE1550090C3
Application number: DE1550090A
Authority: DE
Inventors: Donald Raymond Fullerton Calif. Gneiding; Robert Philadelphia Pa. Schwerter
Original assignee: Singer Co
Current assignee: Singer Co
Priority date: 1966-08-18
Filing date: 1966-11-11
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE1550090A1; BE690962A; NL6615938A; GB1139058A; DE1550090B2; US3392749A; JPS5020681B1

Description

Die Erfindung betrifft ein membrangesteuertes Druckminderventil mit einem in Durchströmrichtung öffnenden, hubventilartig ausgebildeten und selbstzentrierenden Verschlußstück und einer am Ventilstößel befestigten, vom Einlaßdruck in Schließrichtung beaufschlagten Druckausgleichsmembran, bei dem zur Erzeugung eines durchflußabhängigen Steuerdruckes zwischen Ventilauslaß und dem Druckraum der Steuermembran eine Venturieinrichtung vorgesehen ist.

Bei einer bekannten Anordnung (französische Patentschrift 1 264 276) ist ein Druckregler mit einer Membrane vorgesehen, wobei ein Durchgang von einem Auslaß zu dem Raum zwischen den beiden Membranen vorgesehen ist. Dabei wirkt bei einer starken Gasströmung beim Öffnen des Ventils auf. dessen Unterseite ein immer stärker werdender Druck, welcher das Öffnen des Ventils behindert. Bei diesem bekannten Ventil bewirkt der Siphondurchlaß teilweise eine Kompensation, wobei der Druck der oberen Membran herabgesetzt wird, so daß der Verlust des Federdruckes fast ausgeglichen wird. Erhöht sich indessen die Geschwindigkeit der Gasströmung vom Einlaß zum Auslaß, so sinkt der Druck zwischen den Membranen weiter teilweise bis zu einem Vakuum mit der Folge ab, daß das Ventil sich vollständig öffnet.

Bei dem aus der USA.-Patentschrift 553 851 bekannten Ventil ist eine direkte Siphonverbindung durch einen Kanal mit einer Expansionskammer gegeben, wobei jedoch die untere Seite des Kolbens nicht mit dem gleichen Druck wie das Siphonrohr beaufschlagt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein membrangesteuertes Druckminderventil der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß das Verschlußstück des Druckminderventils sowohl vom Eingangs- als auch vom Ausgangsdruck vollständig entlastet wird. Dabei soll das Druckminderventil insbesondere auch bei hohen Gasgeschwindigkeiten einwandfrei arbeiten, und es soll an der Auslaßseite ein konstanter Druck immer vorhanden sein, bei welchem die Kompensierung des absinkenden Federdruckes nicht von dem Druck in der Expansionskammer beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Verschlußstück ein in einer Gehäusewandung mittels eines Ringes dichtend verschiebbar gelagerter Kolben vorgesehen ist, dessen Querschnitt dem des Ventilsitzes entspricht und dessen dem Verschlußstück abgewandte Stirnfläche mit dem durch die Venturieinrichtung erzeugten Steuerdruck beaufschlagt ist.

Vorzugsweise besteht die Dichtung aus einem porösen, durch Auslenkungen des Ventilstößels und des Verschlußstückes aus der Mittellage heraus zusammendrückbaren Material, das filzartig sein kann.

Zweckmäßig ist der Ventilstößel mit einem Durchgang zur Beaufschlagung der Steuermembran mit dem Steuerdruck versehen und der Kolben becherförmig ausgebildet.

Die Vorteile dieser erfindungsgemäßen Ausbildung des Druckreglers lassen sich in etwa wie folgt zusammenfassen.

Die Drücke in der Einlaßkammer, welche relativ konstant sind, heben sich gegeneinander auf. Auf ähnliche Weise wird in dem Ventil der Druck auf die Membrane, (der Druck in der Siphonkammer) von dem Siphonkammerdruck aufgehoben, der auf den Boden des Ventils wirkt. Demgemäß wird die Reduzierung der Federkraft, wenn sich die Feder ausdehnt, von dem Druck auf die Membrane aufgehoben, der aufwärts wirkt. Im Gegensatz zu bekannten Ventilkonstruktionen wirkt der Druck in der Siphonkammer, der relativ konstant ist, auf den Boden des Ventils, um die abwärts von der Membrane 64 ausgeübte Kraft auszugleichen. Wenn ein zu großes Druckdifferential zwischen der Einlaßkammer und der Siphonkammer herrscht, wird das durch die unvollständige Dichtung und an derselben vorbeigeführt, um somit einen zu großen Siphoneffekt auszuschließen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Das in der Zeichnung gezeigte Druckminderventil weist ein Ventilgehäuse 10 mit einem mit Innengewinde versehenen und mit einer Einlaßkammer 12 in Verbindung stehenden Einlaß 11 und mit einem mit einem Innengewinde versehenen und mit einer Auslaßexpansionskammer 14 in Verbindung stehenden Auslaß 13 auf. Die beiden Kammern 12 und 14 sind durch eine Wand 15 voneinander getrennt. Eine Siphonkammer 16 ist durch eine Gehäusewandung 17 von der Auslaßkammer 14 getrennt, steht jedoch mit

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dieser mittels einer Venturieinrichtung 18, 19 in Ver- tere Ende des Ventilstößels 22 durch einen Dich-

bindung. Die Kammern 14 und 16 können z.B. tungsring 80 abgedichtet ist. Der Ventilstößel 22 ist

einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Im Ventil- mit einem Durchgang 81 versehen, der über die

gehäuse 10 ist zwischen der Einlaß- und der Auslaß- Durchgänge 82 und 83 im Ventilstößel mit dem un-

kammer ein Ventil mit einem Ventilglied 21 und 5 teren Teil der Membrankammer 24 an der Unterseite

einem Ventilstößel 22 angeordnet. der Steuermembran 30 in Verbindung steht. Zur

Ein mit einem rohrförmigen Federgehäuse 26 ver- Dämpfung ist in dem Durchgang 81 eine Gummi-

sehenes oberes Membrangehäuseteil 25 bildet eine klappe 84 vorgesehen.

Membrankammer 24 zusammen mit einem unteren Mit dem unteren Ende des Ventilstößels 22 ist ein Membrangehäuseteil 27, das mit einem Flansch 28 io Kolben 85 verbunden, der an der Unterseite eines versehen ist. Die Membrankammer 24 wird durch Ringes 89 anliegend von einer Mutter 86 festgehalten eine Steuermembran 30 unterteilt, die aus syntheti- wird. Der Kolben 85 weist einen Kragen 87 auf, welschem Gummi hergestellt ist. Die Steuermembran 30 eher sich durch eine Bohrung 88 in dem Ventilgeist am Umfang zwischen den Flanschen 31 und 32 häuse 10 erstreckt und dabei die Auslaßkammer von der beiden Membrangehäuseteile 25 und 27 abge- 15 der Siphonkammer trennt. Der Kragen 87 liegt mit dichtet eingeklemmt. Die Flansche 31 und 32 sind seiner Außenseite an dem Ring 89 an, der in der mittels Schrauben 33 und 34 aneinander befestigt. Ausnehmung 90 sitzt. Der Kolben 85 weist eine rei-

Die Steuermembran 30 ist in der Mitte mit einer bungsarme nickelplattierte Außenseite auf. Der Ring Öffnung versehen und auf dem mit einem Gewinde 89 ist aus einem porösen Filz hergestellt, z. B. aus 35 versehenen Ansatz 36 angeordnet, der am Ventil- 20 spanischem Hartfilz, der gänzlich aus Wolle besteht, stößel 22 befestigt ist. Eine untere Abstützplatte 37 Damit ist die Abdichtung zwischen dem Kragen 87 liegt an seiner Schulter 38 an, wobei zwischen der des Kolbens 85 und dem Ring 89 nicht vollkommen, Abstützplatte 37 und einer oberen Abstützplatte 39 so daß zwischen der Auslaßkammer und der Siphondie Steuermembran 30 befestigt ist. Die beiden Ab- kammer eine Öffnung variabler Durchlässigkeit gestützplatten 37 und 39 sowie die Steuermembran sind 25 schaffen wird, wobei das Gas durch den Ring 89 auf dem Gewinde 35 am Ansatz 36 von einem be- selbst sowie durch den Spalt zwischen dem Ring und cherförmigen Glied 41 und einer Mutter 42 festge- der Außenseite des Kragens 87 strömen kann, da bei halten. Das becherförmige Glied 41 dient zum Aus- steigender Geschwindigkeit der Gasströmung von der richten und Festhalten des unteren Endes einer Einlaß- zur Auslaßkammer die Strömung den KoI-Druckfeder 43 an der Abstützplatte 39. Diese Platte 30 ben 85 aus der Mittelstellung heraus in der Richtung 39 kann durch eine kreisförmige Sicke 44 versteift der Gasströmung drückt, d. h. in der Zeichnung nach werden. Die Druckfeder 43 erstreckt sich in ein rechts.

Federgehäuse 26 und liegt an einem mit einem Ge- Im Betrieb wird der Einlaß des Ventilgehäuses 10

winde versehenen Federsitzglied 46 an. Dieses Glied mit einer Gaszuleitung und der Auslaß 13 mit einer

kann durch Drehen nach oben und unten verstellt 35 Gasleitung verbunden, die z.B. zu Gasbrennern

werden, so daß der auf die obere Abstützplatte 39 führt. Besteht an dem Auslaß 13 kein Bedarf an Gas,

und damit auf die Steuermembran 30 ausgeübte so liegt sich das elastische Verschlußstück 75 des

Federdruck eingestellt werden kann. In das Federge- Ventilgliedes 21 am Ventilsitz 73 an, da der Auslaß-

häuse 26 ist eine Kappe 47 mit einem Dichtungsring druck ansteigt, bis das Ventilglied 21 das Ventil

48 eingeschraubt. Am oberen Membrangehäuseteil 40 schließt. Dieser Druck wird durch die Durchgänge 81

25 ist eine Öffnung 50 vorgesehen, die mit der Um- bis 83 zur Unterseite der Steuermembran 30 weiter-

gebungsluft verbindet und in der zur Dämpfung eine geleitet und dabei das Kräftegleichgewicht an der

Gummiklappe 51 vorgesehen ist. Steuermembran 30 gestört, da der auf die Unterseite

Das untere Membrangehäuseteil 27 sitzt auf dem der Steuermembran ausgeübte Druck größer ist als eigentlichen Ventilgehäuse 10 auf. In dem Ventilge- 45 der Druck der Feder 43. Wird am Auslaß 13 Gas abhäuse 10 ist ein Ventilsitztragglied 57 mit einem obe- geführt, so öffnet sich das Ventilglied 21, da sich der ren Ring 58 und einem unteren Ring 59 eingesetzt, auf die Unterseite der Membran wirkende Druck welche durch mehrere, am Umfang in Abständen an- vermindert. Bei einem herkömmlichen Ventil wird geordnete Stege miteinander verbunden sind, von de- die Kraft der Feder 43 schwächer, wenn das Ventil nen in der Zeichnung nur die Stege 60 und 60 a ge- 50 sich weiter öffnet, und die wirksame Ventilfläche zeigt sind. Zwischen den Flanschen 28 und 55 ist der wird kleiner. Bei dem vorliegenden Druckmindervenäußere Rand einer zweiten Membran 64 aus synthe- til wird das Ventil innerhalb seines Hubes ausgeglitischem Gummi eingeklemmt. Diese zweite Membran chen, da der Druckunterschied am Ventil 21 und an 64 wird zentral vom Ventilstößel 22 durchsetzt und der zweiten Membran 64 deswegen verhältnismäßig ist dort zwischen einer becherförmigen Abstützplatte 55 konstant bleibt, weil der Siphondruck aus der Kam-67 und einer weiteren Abstützplatte 68 eingeklemmt. mer 16 auf beide Teile wirkt. Der Kolben 85 stellt Der untere Ring 59 des Ventilsitztragteils 57 sitzt in einen Damm zwischen dem Druck in der Auslaßeiner Bohrung 70 in dem Ventilgehäuse 10 und ist kammer 14 und der Unterseite des Ventils 21 dar. durch einem Dichtungsring 71 gegenüber dem Ge- Bei einem Druckregler nach der Erfindung wird das häuse abgedichtet. Der untere Ring 59 bildet mit sei- 60 Ventil innerhalb seines Hubes ausbalanziert.
ner unteren Innenfläche den Ventilsitz 73. Zwischen der Auslaßkammer 14 und der Siphon-

Das Ventilglied 21 ist mit einem elastischen Ver- kammer 16 besteht eine unvollkommene Dichtung,

schlußstück 75 versehen, das am unteren Ende des die von dem Kolben 85 und dem Ring 89 gebildet

Ventilstößels 22 von den Ventilgliedsegmenten 77 ist. Bei dieser Anordnung wird die kräftige Siphon-

und 78 gehalten ist. Der Ring 75 ist aus syntheti- 65 wirkung nicht voll ausgenutzt, um das Ventil auszu-

schem Gummi hergestellt. Das obere Ventilgliedseg- gleichen. Die Siphonkammer 16 übt in Verbindung

ment 77 weist eine sphärische Fläche auf, die der mit der Venturieinrichtung 18, 19 eine mäßig starke

Einlaßkammer 12 zugewandt ist und gegen das un- Siphonwirkung aus, die den Verlust der öffnungs-

kraft als Folge der Ausdehnung der Feder kompensiert, wobei die Verminderung des Druckunterschiedes am Ventilglied kompensiert wird, wenn dieses sich öffnet. Es kann ein mäßig starker Siphondruck benutzt werden, da der Kolben 85 das Ventilglied 21 gegen den Druck in der Kammer 14 isoliert, während der Druck in der Siphonkammer 16 auf die Unterseite des Ventilgliedes 21 einwirkt. Das Ventilglied 21 reagiert daher auf den Druckunterschied zwischen den Einlaß- und Siphondrücken und nicht auf den Unterschied zwischen den Einlaß- und Auslaßdrükken.

Diese mäßig starke Siphonwirkung ist ferner innerhalb eines großen Gasströmungsbereiches verhältnismäßig linear, und die Gefahr, daß durch den Siphoneffekt das Ventil aus dem Gleichgewicht fällt und bei großen Strömungsgeschwindigkeiten sich plötzlich voll öffnet, wird wesentlich herabgesetzt. Der Druck in der Auslaßkammer kann nicht gegen die Unterseite des Ventilgliedes 21 wirken, unterstützt das Öffnen des Ventils und vermindert die Verzögerung beim beginnenden Öffnen, da diese Kraft zur Verfügung steht, sobald das Gas durch das Ventil strömt.
Bei einem herkömmlichen Ventil ohne einen KoI-ben 85 sucht der Druck in der Auslaßkammer 14 das Öffnen des Ventils 21 zu behindern. Durch die Verwendung des Kolbens 85 ist es nicht der Druck in der Auslaßkammer 14, der auf die Unterseite des Ventilgliedes 21 ausgeübt wird, sondern es ist der Druck in der Siphonkammer 16, der im wesentlichen auf die Unterseite des Ventilgliedes 21 wirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Membrangesteuertes Druckminderventil mit einem in Durchströmrichtung öffnenden, hubventilartig ausgebildeten und selbstzentrierenden Verschlußstück und einer am Ventilstößel befestigten, vom Einlaßdruck in Schließrichtung beaufschlagten Druckausgleichsmembran, bei dem zur Erzeugung eines durchflußabhängigen Steuerdruckes zwischen Ventilauslaß und dem Druckraum der Steuermembran eine Venturieinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Verschlußstück (75) ein in einer Gehäusewandung (17) mittels eines Ringes (89) dichtend verschiebbar gelagerter Kolben (85) vorgesehen ist, dessen Querschnitt dem des Ventilsitzes (73) entspricht und dessen dem Verschlußstück abgewandte Stirnfläche mit dem durch die Venturieinrichtung (18, 19) erzeugten Steuerdruck beaufschlägt ist.

2. Druckminderventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (89) aus einem porösen, durch Auslenkungen des Ventilstößels (22) und des Verschlußstückes (75) aus der Mittellage heraus zusammendrückbaren Material besteht.

3. Druckminderventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (89) aus filzartigem Material besteht.

4. Druckminderventil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilstößel (22) mit einem Durchgang (81, 82, 83) zur Beaufschlagung der Steuermembran (30) mit dem Steuerdruck versehen und der Kolben (85) becherförmig ausgebildet ist.