DE1550093A1 - Druckregler fuer Stroemungsmittel - Google Patents

Description

DR.-INO. WALTER ABITZ OR. DIETER MORF

Patentanwälte

8 München 27, Pienzencweratra&e 26 Telefon 483225 und 486415 Telegramme ι Chemlndui München

24. Norator 1966 W-6197

AMERCON CORPORATION I35OO Philmont Avenue, Philadelphia, Pennsylvania, V.St,A. Druckregler für StrönungeEiittel

Die Erfindung bezieht eich auf einen Druckregler, bei welohea in Abhängigkeit von Binlaödruck koMpeneiurt wird.

Anhand der Figuren wird die Erfindung be:Upl»l*vei·· näher erläutert. Ee zeigen

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Figur 1 «inen Schnitt durch einen Druckregler, wobei die Lag· der Teil· bei niedrigem Einlaßdruck da.-ge»teilt ist,

Figur 2 einen 8chnitt durch den gleich· in Regler bei hohes Xinlaßdrttck,

Figuren 3 und k Schnitte durch andere ^usftihrungsforsien,

Figur 5 eine graphisch« Darstellung de:> im Regler auftretenden Kräfte und

Figur 6 eine graphische Darstellung, in welcher der Auslaßdruck gegen die Strusiungsgeschwindigke: t für bestiauate Cinlaßdrücke aufgetragen ist.

Aue den Figuren 1 und 2 sind die bekam ten Teile des Druckreglers cu entnehmen,, iiad svar der Ein: aß 1, der Auslaß 2, dar EinlaOkanai oder das Ventil 3 und < i· Membran k, welche auf ihrer Unterseite ait dee Auslaßdrmk belastet ist· Die Oberieite der Membran ist duroh «in· g« eignete Einrichtung, wie «in· Feder 5, belastet, welch· naol unten eine Kraft ausübt, di· duroh die Einstellung «in·· Ftderanschlags 6 bestiaat wird, w«ich«r im eiasnnaeh ob«n st*h«m·η rohrfuralg»n Teil 7 des OebKus·· geschraubt ist. Bei Betrieb bewegt sich di· NAMbra» oftAo ob«n oder uatea, bis der /uslaßdruck in der Kaaaer auf der Ost«rs«lt· der Meabran gleich fm Federdruck auf der

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Oberseite der Membran ist. Di« Strömung d·· Gase« oder der Flüssigkeit durch den Kanal 3 wird durch einen Ventilstößel 8 geregelt, dessen Lage durch den alt der Hesibran verbundenen Iiechanieams 9 gesteuert wird. Venn der Auslaßdruck fallt, bewegt sich die Membran k nach unten und bewegt den Ventilstößel 8 von der öffnung 10 an Inneren Kode des Kanal· 3 weg. Dadurch wird die erforderlich· grttfiere StrBmungsmittelmenge zur Aufrechterhaltung des Auslaßdrucket eingelassen. Bei einen bekannten Regler ist der Einlaßkanal 3 starr an Reglergehäuse befestigt. Mit dieser Ausnahme sind oder können die bisher beschriebenen Teile von bekannter Bauweise sein und können sich in ihrer Ausführungsform von der dargestellten unterscheiden .

Die Arbaitsweise des Reglers wird durct einige Faktoren beeinflußt. Zunächst ändert sich bei konstant·« Auslafidruek die von der Membran k nach oben ausgelitte Kraft entsprechend der Lage der Membran, wie durch di· JEuzve 11 In Figur 5 ·ο-

gegeben. Im Vergleich tu einer mittleren Lage» welche durdh die Kurve 11 angegeben ist, steigt di· von der Membran naeh oben ausgeübte Kraft bei konstantem Autlafidrueki wenn sieh die Membran nach unten bewegt. Dl·· ist «In Kenneoiehen von Metabranon. Zweitens ändert sich dl· vor der Feder 5 nach unten ausgeübte Kraft mit der Lage der Membran» wie durch die Kurve 13 gezeigt. Die Resultante oder Differcnxkraft, welche bsi konstantem Auelaßdruck auf die Membran ausgeübt wird, ändert

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sich mit der Lage der Membran, wie durch die Xunre Ik geseilt, welche die Summe,der Kurven If und 13 darstellt« Die Kurve 1'i zeigt die auf dae Glied 9 ausgeübte Kraft» Drittens vird der Strömungsmitteldruck an Einlaß 1 auf den Mittelbereich 15 des Ventilstößel· 8 ausgeübt, wodurch ein sum Einlaßdruck direkt proportionaler Schub erzeugt wird» Die Lage des Ventilstößel» 8 in bezug auf die Öffnung 10 hangt daher nicht nur vom Auel&ßdruck, sondern auch voa Oleichgewicht zwischen den nach unten gerichteten Kräften der Feder 5 und des Ventilstößel· B und den nach oben gerichteten Kräften der Membran h ab, so daß bei Steigen des Sinlaßdruckee der Auelaßdruck entsprechend ansteigt·

Uta einen unerwünschten Anstieg das AttslaAdruekee infeige erhöhten Einlaßdrucks su verhindern« 1st der Kanal 3 in eisen» ae Gehäuse befestigtes] Tatst Üok 16 beweglich gelagert. Der Kanal 3 kann ale ringfurpiger Kolben betrachtet werden, welcher in einen ZyJ. Inder 17 in 4er Nltts des PaBe tuck β to sleitbar gelagert ist. Der Kanal 1st an den Sylinderwändea durch einen Kolbenring, wie den O-Ring 18, abgedichtet« Ώφτ Einlaßdruck wirkt auf die ringfttraige Stirnfläche 19 des Kanals und übt eine zu» EinlafldrUck proportionale Kraft aus, welche den Kanal nach rechts gegen eine geeichte Feder SO au bewegen sucht, die zwiechen einen Abaats 21 an PaAstück 16 und einen Absatz 22 an Kanal angeordnet ist. In Figur 1

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ist der Kanal in der Lage dargestellt, welohe er bei niedrigen Sinlaßdruek, beispielweise 0,35 kg/o« (ü psi), einnisnt. Venn der Einlaßdruok steigt, bewegt sieb der Kanal bezüglich des Paßstücks 16 nach rechts, betrachtet gemäß Figur 2, und tut die Strttsmng de« Strömungsmittel· oder Gases aufrechtzuerhalten, muß der Ventilstößel 8 . eine entsprechende Bewegung nach reohts ausfuhren und eine Bawegunß der Membran nach unten I «wirken. Die untere Stellung oder Lage der Membran k ergilt eine größere Kraft beim gleichen Druckunterschied, wie durch die Kurve i4 gezeigt . Da der Anstieg des Einlaßdruckfc einen Anstieg de* Ventilschubes gec?en die von der Membran ausgeübte vergrößerte Kraft ergibt, suchen sich die Kräfte gegenseitig aufzuheben und machen den Betrieb des Druckreglers weniger abhängig vom Binlaßdruck. Ein Beispiel für die Wirkung von Änderungen dos Einlaßdrucke auf den Betrieb,des Regler« ist in Figur 6 dargestellt, wobei die Kurven 83t 24 unA 2$ die Veränderung des Auelaßdruck· mit uer ttrttnting bei Sin" lsßdrüclcen vAn O_P 1O¹J kg/fern² (1-1/2 P*O» ¹ »^2 kg/es)⁴ (l3 Bsi) ur.d 3p 16 kg/cs»² (^5 psi) seigen. Ss wird bemerk*, dftJ bei Steifen des Einlr^drucks der Auslafldrvisk nahesu konstant bleibt. Diese Bauweise beseitigt die Ifetvendigkeit vom über-* Setzung·- oder Doppelreglern bei vielen Anwendungen, bei welchen der Einlalldruck hoch ist. Cs vird auob «ine Srhtthung der StröMungokapaasität des Regler« duroh Verwendung von Kanälen und Ventilttffnungen alt grOOeres) Durohaesser eraiuglioht·

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Bei der in den Figuren 1 und 2 dargestellten AusfUhrungsform ist der Auegleichmechanisnus für den Binlaßdruek «in Teil des Ventil· 10, welcher in einen bekannten Regler feststeht. Bei dem in Figur 3 dargestellten Regler ist der Au·- gleichsmechanismus in den Ventilteil eingebaut, welcher in bekannten Regler beweglich ist. Bei dieser AusfUhrungsform sind entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen« Der Einlaßkanal 25a sitzt fest im Reglergehäuee wie bei bekannten Reglern und weist'eine Ventilöffnung 26 auf, welche eine» beweglichen Ventilstößel 27 gegenüberliegt, der nit dew Glied 9 verbunden ist und durch dieses in seiner Lage gehalten wird. Der bewegliche Ventilstößel 27 besteht aus' einem Zylinder 28 und einen gleitbar in denselben gelagerten Kolbctn 29, welcher einen Kopf 30 aufweist ι der seinerzeit· •in ringförmiges Organ 31 "i* einer Dichtungslippe 38 trägt, welche dichtend an der Bohrung de· Zylinder· 28 anliegt« Der Zylinder 28 und der Kolben 29 sind einstückig dargestellt, werden Jedoch gewöhnlich au· nehreren Teilen hergeetellt. In der Mitte de· Organ· 31 i*t eine Bohrung oder «in« öffnung 33 vorgesehen, welche su einer Durchführung 34 führt, die nit der Innenfläche de· Organ· 31 koaeunieiert. Die Innenfläche des Organs 31 i»t daher über die Durchführungen 33 und 3* den Einlaßdruck ausgesetzt. Nahe den Boden de· Zylinder· Αβ weist der Kolben 29 einen Flansch 35 »uf, welcher an einer Feder Ja angreift, die an einen an Zylinder befindlichen Flansch 37 anliegt. Wenn der Einlaßdruck steigt, wird der Kolben 19 nach

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links bewegt, wodurch dl· Feder J6 «wischen den Flanschen und 37 »usammengedrückt wird. Di· Wirkung des »rhöbt·!! Bin* lafidruckes besteht darin, daß da· Ventilorgan 31 g*ff«n di· .Ventilöffnung 26 bewegt und dadurch «in Ablenken der Majsbrmn k bewirkt und ihre tatsächliche, nach oben gerichtete !Kraft für •inen gegebenen Auslaßdruok erhöht wird. Dadurch wird die höher« Kraft ausgeglichen, welche auf dan Mittelabschnitt 38 des Ventilorgans durch den erhöhten KinlaOdruek ausggeübt wird, und es ergibt sich dl« gleiche Ausgleiohswirkung wie bei dar in Figur 1 dargestellten Ausfuhrungsfora, bei welcher der Einlaßkanal federgelagert 1st.

Bei den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Reglern wird die Wirkung des erhöhten SinlaOdruck·· sun Ausgleich der Kräfte verwendet, welche durch den EinlaBdruok auf das Strömung·-* regelventil ausgeübt werden ο Bei den in Figur k dargestellten Regler geschieht der Ausgleich in der entgegengesetzten Rieh« e »ο daß die Wirkung des erhöhten Einlaudruckee den Kräften

gefügt wird, welche auf das Ventil -vos) Xinlafldruok ausgeübt worden. Bei diesem Regler sind die bekannten Teil· in gleicher Waise ausgebildet wie bei den vorher beschriebenen Reglern. Der Hauptunterschied besteht in 8trÖMungsrege!ventil, welches aus einen Ventilstößel 39, welcher Mit der Membran k verbunden ist, und einen damit susaoMenvirkenden Ventilorgan kO besteht, welches in einer Bohrung 41 lsi Reglergehäuse gleit bar gelagert ist und durch eine «wischen de» Organ kO und einen

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Absatz 43 am Gehäuse angeordnete geeichte Feder 42 gegen den Ventilstößel 39 gedrückt wird. Da· Organ 40 ist ringförmig ausgebildet und an dar Bohrung 41 durch einen Kolbenring 44 abgedichtet. Zn dar Mitte dee Ventilorgan· 4o iat ein Ventilsitz 45 angeordnet, weicher Mit de« Ventilstößel 39 zusammenwirkt." Der Einlaßdruck wirkt auf dia Ringfläche 46, welehe den Ventilaitz 45 umgibt, und übt eine Kraft au·« welehe dia Feder 42 proportional zum XinlaBdruck zusammenzudrücken aucht. Dies bedeutet, daß beim Anateigen des Einlaßdruckea daa Ventilorgan 4o sich aaoh oben bewegt, wodurch eine enteprecbende Aufwärtsbewegung des Ventiletößele 39 zur Regelung des Auslaßdruekea erforderlich iat. Dia Aufwärtebewegung des Ventilstößel^ 39 bewirkt, daß die Membran angehoben wird und der Kraft der Feder 5 weniger entgegenwirkt. Diea führt dazu, daß der Au·laßdruck beim Steigen de· Sinlaßdruckee erhöht wird.

Bei jeder Au·führung·form des erfindung*g«mäß*n Regler· wird ein Teil dev Ventils, entweder der normalerweise feststehende Teil oder der von der Membran in aeiner Lage gehaltene Tail in Abhängigkeit vom Binlaßdruck in Bewegung geeetat» um ein· Ausgleich«wirkung herbeizuführen. Bei den in den Figuren 1 und dargestellten Reglern sucht die Ausgleichewirkung den Anstieg dee Auslaßdruckes mit steigendem Einlaßdruck zu verhindern. Bei dam in Figur 4 dargestellten Regler bewirkt der Ausgleich, daß der Anstieg im Auslaßdruck verhindert oder der Anstieg des Au«laßdrucke· mit dem Einlaßdruck noch weiter erhöht wird. Diea

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hängt von Verhältnis von öffnung·- und Zylinderfläch· und d«n F«d«rkrttft«n ab.

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Claims (8)

Jq 24. Kovaajbcr 19& i. Satanjanaprflohe . .:. ' "

1. Strttaungaaittaldruckraglar ait ainaa Gehäuse, welch·· alnan BInIaB, einen AualaB, aina alt daa AuslaO koaaualsierende und durch eine Meabran Tersohlossena Kassier und aina Regeleinrichtung aufweist, welche dia Meabran gagan daa Druck in . dar Kaaaer belaatet, alt ainaa aratan Ventilorgan, welehes alt daa lialaB verbunden lat und aina in die Kaaaer aüadand« öffnung aufweiat, einer Haltartaagaalarichtung aa Oebiua· ftt*·. daa »rmtm Ventllorgaa, einaa svaitea Ventilorgan, welekaa dar Öffnung gegenüberliegt, einaa alt dar Meabran verbundenen Machanisaus sub Xlnatellen daa aweiten \entllorganM in baaug auf die öffnung, uv die Ströaung su regeln,sowie einer Halteruagseinrichtung an dea Mechaniaaus für daa swaita Ventilergaui dadurch gekennzeichnet, dafl die Haltarungtainriohtung für eines der Ventilorgana aua einer auf den Kinlsfl- und AuaAaftdruok ansprechenden Einrichtung iur Bewegung öea ainan Ventilorgans in besug auf deaaan Halterungseinriohtung besteht·

2. Ragler naoh Anspruch 1, dadurch gekenn«·lohnet, dafl die Halterung; einrichtung aus ainea das ein» Ventilorfan tragendem Kolben besteht und einer Kraft ausgesetzt ist, welche proportional dea unterschied «wischen dea Sinlaß- und Auclafldruck ist, und daß eine Feder aur Belastung daa Kolbens entgegen dieser Kraft

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gesehen 1st. ' . ..*".·

3. Regler naoh Anspruch 2, dadurch gekiemiaelohnet, da8 dar Kolben aue einer ringfBrmlgen Hülse besteht, daran alnaa Ende dem Einlaßdruok und deren andere· Ende des Auslaßdruck aufgesetzt iet_t und daß daa erete Ventilorgan eine öffnung aufweist, welche konmantriach sun Kolben enge-, ordnet let und eine» kleineren Ourohateaaar ala diaaer aufweist. * -...".'

k. St*gl«r nach Aaepimoh % 4ßux^^T^^mnnmtehn^t_f dall öffnung aich an desjenigen Büsä' -der tttlee befindet) veIbhe den genannten einen Ende eatgegengeaetEt iet₍ und dab sveite Ventilorgan etro»abwärta der öffnung liegt»

5* Regler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet₍ daß dl· öffnung an dem genannten einen Ende der Hülse liegt und das zweite Ventilorgan stromaufwärts der Öffnung liegt.

6. R*gler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß der Kolben stromabwärts der Öffnung liegt und in eiüerfl Zylinde g,le it bar ist, welcher alt dem Hechanismus eur Einstellung zweiten Ventilorgana verbunden ist.

7· Regler nach Anspruch £_t dadurch gekennzeichnet, daß das zweit· Ventilorgan stromabwärts der öffnung im «irstosi

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. organ liegt und das zweite Ventilorg&n «in· Durchführung aufweist, welche dmn Einladdruck in den Raun «wischen den Zylinder und dem Kolben leitet.

8. Regler nach Anspruch 1, dadurch geketinselehnet, daß da· zweite Ventilorgan einen größeren Durchmesser aufweist als die öffnung des ersten Ventilorguns und daß das sweite Ventilorgan-mit einer Seite den Einlpßdruck und nit der anderen Seite den Auslaßdruok ausgesetzt 1st.

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