DE19515731C2 - Druckregler für Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckregler für Gase mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

Druckregler für Gase sind grundsätzlich seit langem bekannt und dienen dazu, die Höhe des Ausgangsdruckes unabhängig vom Eingangsdruck und unabhängig von sich verändernden Ver­ brauchsmengen zu regeln. Für mittlere Druckhöhen bestimmte Druckregler sind häufig mit einem zusätzlich vorgesehenen Sicherheitsabsperrventil ausgerüstet. Das Sicherheitsab­ sperrventil soll bei Unterschreitung oder bei Überschrei­ tung des zulässigen Druckes den Druckregler vollständig ab­ sperren. Sofern es dazu kommt, erfolgt bei den bekannten Druckreglern die Entriegelung des Sicherheitsabsperrventi­ les manuell.

Schließlich sind Druckregler mit Regelventil und integrier­ tem Sicherheitsabsperrventil bekannt, die außerdem noch eine sich selbsttätig einschaltende Einrichtung zur Gasmangelsicherung aufweisen, die aktiv wird, wenn ein zulässiger Druck unterschritten wird. Diese Einrichtung zur Gasmangelsicherung ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß nicht ein explosives Gasgemisch auf der Ausgangsseite des Druckreglers entstehen kann.

Ein bekannter Druckregler der hier interessierenden Art mit einem Regelventil und einem Sicherheitsabsperrventil sowie mit einer Einrichtung zur Gasmangelsicherung weist ein Ge­ häuse mit einem Einlaßkanal und mit einem Auslaßkanal und dazwischen eine Trennwand mit einer Durchtrittsöffnung für das Gas auf. Auf der einen Seite der Trennwand sind das Reglerventil und sein Stellantrieb und auf der anderen Seite der Trennwand sind das Sicherheitsabsperrventil und sein Stellantrieb angeordnet. Die Einrichtung zur Gasmangelsicherung ist bei dem bekannten Druckregler ein die Durchtrittsöffnung in der Trennwand mehr oder weniger verschließendes Element nach Art eines Stopfens. Dieses Verschlußelement befindet sich immer im Inneren einer einen Absatz aufweisenden Bohrung einer die Durchtrittsöffnung in der Trennwand bildenden, zweiseitig wirkenden Ringdüse, wobei sich auf deren einen Seite ein Reglerteller des Re­ gelventiles und auf der anderen Seite ein Absperrteller des Sicherheitsabsperrventiles befinden. Das Verschlußelement ist starr mit dem Reglerteller verbunden und wird synchron mit diesem und somit zugleich von dessen Ventilstange be­ wegt. Da das die Einrichtung zur Gasmangelsicherung bilden­ de Verschlußelement, das eine definierte, kleine Öffnung freiläßt, sich immer im Inneren der Ringdüse befindet, beeinträchtigt es die Strömung des Gases und somit das Regler­ verhalten, wobei dies insbesondere für die großen Volumenströme gilt.

Aus DE 87 00 537 U1 ist gleichfalls ein Druckregler für Gase bekannt, der auf der einen Seite einer Trennwand mit einer Gas­ durchtrittsöffnung ein Regelventil mit Stellantrieb und auf der anderen Seite der Trennwand ein Sicherheitsabsperrventil mit Stellantrieb aufweist. Eine Gasmangelsicherung ist hier aller­ dings nicht vorgesehen. Dagegen ist aus DE 43 11 826 A1 ein Gasdruckregler mit einer Gasmangelsicherung bekannt, die einen Schließteller mit einer kleinen Leckströmungsdüse aufweist und außerhalb einer Gasdurchtrittsöffnung angeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzusehen, damit die Einrichtung zur Gasmangelsicherung eines zugleich ein integriertes Sicherheitsabsperrventil aufweisenden Druckreglers den zu regelnden Volumenstrom nicht beeinträchtigen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die Herausnahme der bei dem bekannten Druckregler als Verschlußelement ausgebildeten Einrichtung zur Gasmangel­ sicherung aus der Durchtrittsöffnung in der Trennwand wird die Strömung des Gases unabhängig von der Höhe des zu re­ gelnden Druckes und unabhängig von dem jeweiligen Volumen­ strom nicht mehr beeinflußt und erlaubt somit auch problem­ los große Volumenströme. Die Einrichtung zur Gasmangel­ sicherung stellt somit kein strömungstechnisch mehr zu be­ achtendes Element in dem Druckregler dar.

Erfindungsgemäß ist die Einrichtung zur Gasmangelsicherung ferner dem Absperrteller des Sicherheitsabsperrventiles zu­ geordnet. Eine solche Lösung eröffnet verschiedene Varian­ ten, so daß weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfin­ dung aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschrei­ bung und der Zeichnung hervorgehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Druckregler;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus Fig. 1, wobei das Regelventil und das Sicherheitsab­ sperrventil geöffnet sind und die Einrichtung zur Gasmangelsicherung sich in der geschlossenen Stel­ lung befindet;

Fig. 3 einen Schnitt wie in Fig. 2 in kleinerem Maßstab, wobei sich der Reglerteller des Regelventils in ei­ ner mittleren, geöffneten Stellung befindet und die Einrichtung zur Gasmangelsicherung und das Sicher­ heitsabsperrventil sich in der geöffneten Stellung befinden; und

Fig. 4 einen Schnitt wie in Fig. 3 mit dem Reglerteller des Regelventils in der geöffneten Stellung und mit der Einrichtung zur Gasmangelsicherung und mit dem Sicherheitsabsperrventil in der Schließstellung.

Ein Druckregler 1 umfaßt gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 2 mit einem Einlaßkanal 3 und mit einem Auslaßkanal 4 für ein Gas, wobei ferner zwischen dem Einlaßkanal 3 und dem Aus­ laßkanal 4 eine Trennwand 5 angeordnet ist. Die Trennwand 5 weist eine Öffnung oder Bohrung 6 auf, in der eine Ring­ düse 7 angeordnet ist. Die Ringdüse 7 bildet eine Durch­ trittsöffnung 8 für das Gas durch die Trennwand 5 von der Einlaßseite zur Auslaßseite.

Auslaßseitig von der Ringdüse 7 ist ein Regelventil 9 zu­ sammen mit seinem Stellantrieb 10 angeordnet. Das Regel­ ventil 9 umfaßt eine Ventilstange 11 und einen Regler­ teller 12, der mit einem Ventilsitz 13 auf der Ringdüse 7 zusammenwirkt. Der Stellantrieb 10 des Regelventiles 9 be­ steht aus grundsätzlich bekannten Elementen, so daß eine weitere Erläuterung hier entbehrlich ist.

Auf der dem Regelventil 9 gegenüberliegenden Seite der Ringdüse 7 ist ein Sicherheitsabsperrventil 14 zusammen mit seinem Stellantrieb 15 angeordnet. Auch zu dem Sicherheits­ absperrventil 15 gehören eine Ventilstange 16 und ein Zug­ element 17, die ebenso wie der Stellantrieb 15 des Sicher­ heitsabsperrventiles 14 grundsätzlich bekannt sind und da­ her hier nicht näher erläutert werden müssen. Das Zugele­ ment 17 dient zum manuellen Öffnen des Sicherheitsabsperr­ ventiles 14, wenn dieses den Druckregler 1 mit Hilfe seines Stellantriebes 15 vollständig gesperrt hat.

Einzelheiten des Regelventiles 9, des Sicherheitsabsperr­ ventiles 14 und der auf der Seite des Sicherheitsabsperr­ ventiles 14 angeordneten Einrichtung 18 zur Gasmangelsiche­ rung sind in Fig. 2 dargestellt. Die Einrichtung 18 zur Gasmangelsicherung wirkt mit dem ebenfalls einen Ventil­ sitz 19 bildenden, dem Ventilsitz 13 gegenüberliegenden Ende der Ringdüse 7 in der Trennwand 5 zusammen und umfaßt einen Absperrteller 20. Gemäß Fig. 2 befindet sich der Ab­ sperrteller 20 in seiner Schließposition und liegt dichtend an dem Ventilsitz 19 der Ringdüse 7 an. Der Absperrteller 20 liegt in der Schließstel­ lung gemäß Fig. 2 mit einer Stirnfläche 32 an dem zugleich als Dichtungskante dienenden Ventilsitz 19 der Ringdüse 7 an. Auch ein stiftförmiger Träger 21 mit einer Bohrung 24 mit ausreichender Durchflußmöglichkeit gegen­ über dem stiftförmigen Träger 21 ist vorgesehen. Der stiftförmige Träger 21 ist nicht am Reglerteller 12a angeordnet, sondern er bildet das freie Ende der Ventil­ stange 16 des Sicherheitsabsperrventiles 14. Auf dem stiftförmigen Träger 21 bzw. längs diesem ist der Absperr­ teller 20 verschiebbar und ist ferner von beidseitig an­ greifenden Druckfedern 33 bzw. 34 beaufschlagt.

Eine erste Feder 33 stützt sich mittig am Reglerteller 12 ab und erstreckt sich durch die Durchtrittsöffnung 8 der Ringdüse 7. Die Feder 33 umgreift das freie Ende des stiftförmigen Trägers 21 und liegt mit ihrem dem Regler­ teller 12 abgewandten Ende an dem Absperrteller 20 an und beaufschlagt ihn. Hierzu weist der die Einrichtung 18 zur Gasmangelsicherung bildende Absperrteller 20 eine Ausneh­ mung 35 mit einem als Anlage dienenden Absatz auf. Die andere Feder 34 greift am Absperrteller 20 an dessen der Ringdüse 7 abgewandten Seite 36 an und stützt sich mit ihrem anderen Ende stirnseitig auf einem Stützring 37 ab, der axial verschiebbar auf der Ventilstange 16 des Sicher­ heitsabsperrventiles 14 gelagert ist und auf seiner der Feder 34 abgewandten Seite von einer Druckfeder 27 be­ aufschlagt ist. Die Federkraft der Feder 27 ist größer als die Federkraft der Feder 33 und diese wiederum ist größer als die Federkraft der Feder 34. Es versteht sich ferner, daß die Federkräfte und Federlängen aufeinander abgestimmt und an die Stellantriebe 10 bzw. 15 sowie an die mög­ licherweise auftretenden Drücke angepaßt sind.

Das Sicher­ heitsabsperrventil 14 umfaßt zum vollständigen Absperren der Gasströmung ein an der Ventilstange 16 des Sicherheitsabsperrventiles 14 angeordnetes Dichtungsele­ ment 38, das in der Sperrstellung dafür sorgt, daß auch durch die in Verbindung mit dem Absperrteller 20 noch vorhandene, definierte Öffnung 25 ein Restgasstrom nicht mehr möglich ist. Das Dichtungselement 38 ist gemäß Aus­ führungsbeispiel ein Dichtungsring bzw. ein O-Ring, der ortsfest auf der Ventilstange 16 bzw. auf dem stiftförmi­ gen Träger 21 angeordnet ist. Wenn sich die Ventilstange 16 in die Sperrstellung bewegt, unterbindet das Dichtungs­ element 38 die Restströmung, die durch die definierte Öffnung im Bereich des Absperrtellers 20 noch möglich war. Vorzugsweise befindet sich der als Dichtungselement 38 dienende Dichtungsring bzw. O-Ring im Übergangsbereich von Träger 21 und Ventilstange 16. Sobald das ringförmige Dichtungselement 38 am Absperrteller 20 anliegt, ver­ schließt es die als Spalt 25 ausgebildete, definierte Öffnung im Absperrteller 20 mit der Folge, daß keinerlei Strömung mehr möglich ist.

Wesentlich ist für die Erfindung, daß die Einrichtung 18 ein Absperrelement mit einer Lecköff­ nung ist und sich auf der Seite des Sicherheitsabsperrven­ tiles 14 befindet. Das Absperrelement besitzt aller­ dings nicht nur eine Funktion als Gasmangelsicherung, son­ dern es dient auch als Absperrelement des Sicherheitsab­ sperrventiles 14. Gemäß Ausführungsbeispiel ist das Absperrelement ein Absperrteller und zugleich der Absperr­ teller 20 des Sicherheitsabsperrventiles 14, wobei allerdings zusätzlich zur vollständigen Unterbrechung der Leckströmung ein hierzu dienendes weiteres Element vor­ gesehen ist, das ausschließlich von dem Stellantrieb 15 des Sicherheitsabsperrventiles 14 gesteuert wird. Dieses zusätzliche Element ist gemäß Ausführungsbeispiel der als Dichtungsele­ ment 38 dienende O-Ring.

Wesentlich ist auch, daß die Einrichtung 18 zur Gasmangel­ sicherung und das Sicherheitsabsperrventil 14 in einer Achse liegen. Ferner erfolgt die Steuerung des Sicherheits­ absperrventiles 14 vorrangig gegenüber der Einrichtung 18 zur Gasmangelsicherung.

Die Ventilstange 16 und der stiftförmige Träger 21 können einstückig sein oder aus zwei Teilen bestehen und verbunden sein.

Grundsätzlich sind auch noch weitere Abwandlungen und Er­ gänzungen sowie Änderungen möglich, ohne daß es notwendig ist, von dem eigentlichen Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims (7)

1. Druckregler für Gase mit einer einen Einlaßkanal (3) von einem Auslaßkanal (4) abgrenzenden Gehäusetrennwand (5), in die eine an beiden Enden als Ventilsitz (13 bzw. 19) ausge­ bildete Ringdüse (7) eingebaut ist, der einlaßseitig der Absperrteller (20) eines Sicherheitsabsperrventils (14) mit Stellantrieb (15) und auslaßseitig der Reglerteller (12) eines Regelventils (9) mit Stellantrieb (10) zugeordnet sind, wobei eine Gasmangelsicherung (18) vorgesehen ist, die einen verschließbaren Leckkanal (25) zur Verbindung von Einlaßkanal (3) und Auslaßkanal (4) bei geschlossenem Si­ cherheitsabsperrventil (14) aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gasmangelsicherung (18) außerhalb der Ringdüse (7) angeordnet und von einer Bohrung (24) im Absperrteller (20) des Sicherheitsabsperrventils (14) und einem in dieser Bohrung (24) verschiebbaren stiftförmigen Träger (21) ge­ bildet ist, daß der Träger (21) die vom Stellantrieb (15) des Sicherheitsabsperrventils (14) betätigte Ventilstange (16) verlängert indem er an ihrem Ende angeordnet ist, daß die Ventilstange (16) über eine Feder (34) auf den Absperr­ teller (20) einwirkt und daß der Feder (34) eine zwischen dem Reglerteller (12) und dem Absperrteller (20) angeord­ nete Feder (33) entgegenwirkt, wobei zum Verschließen des Leckkanals (25) zwischen dem Träger (21) und der Wand der Bohrung (24) ein Dichtungsring (38) auf dem Träger (21) an­ geordnet ist.

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stiftförmige Träger (21) sich durch die Bohrung (24) im Absperrteller (20) bis in die Ringdüse (7) hinein er­ streckt.

3. Druckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (38) im Übergangsbereich von Träger (21) und Ventilstange (16) angeordnet ist.

4. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (38) ein O-Ring ist.

5. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitens der Ventilstange (16) auf den Absperrteller (20) einwirkende Feder (34) eine kleinere Federkraft als die zwischen dem Reglerteller (12) und dem Absperrteller (20) angeordnete Feder (33) aufweist.

6. Druckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ventilstangenseitige Feder (34) sich auf einem Stützring (37) abstützt, der axial ver­ schiebbar auf der Ventilstange (16) des Sicherheitsabsperr­ ventils (14) gelagert ist und auf seiner der Feder (34) ab­ gewandten Seite von einer Druckfeder (27) beaufschlagt ist.

7. Druckregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (27) eine größere Federkraft als die beiden direkt auf den Absperrteller (20) einwirkenden Federn (33 und 34) hat.