DE2011120A1 - Automatischer Umkehrer zur Gasspeisung - Google Patents

Description

Priorität: y.l4.März 1969 in Frankreich Anm.No.: 6907 357

Die Erfindung betrifft einen automatischen Umkehrer zur Versorgung eines Gerätes« einer Leitung u.dergl·, mit zwei aus Gasquellen versorgten Druckminderern, wobei Gas durch den einen und/oder den anderen Druckminderer strömt, von denen jeder ein Ventil, dessen Kopf hochdruckseitig zum Sitz, angeordnet ist, sowie eine bewegliche und dichte Wand aufweist, die das Ventil betätigt und auf der einen Seite dem Druck des in dem Druckminderer entspannten Gases ausgesetzt ist, und die zwei Druckminderer im wesentlichen auf denselben Druck stromabwärts eingeregelt sind, wenn die Drücke aufstromseitig gleich sind, und die Ausgänge der Druckminderer stets miteinander sowie mit der Einrichtung verbunden sind,

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die den Umkehrer speist,

Umkehrvorrichtungen der vorgenannten Art werden schon benutzt; die Ventile einer solchen Umkehrvorrichtung werden geregelt, um verschiedene Drücke zu liefern» Man kehrt die Differenz der regulierten Drücke um, wenn man eine Änderung in der Versorgung wünscht. Diese Umkehr erfordert ein Einschalten des Arbeiters bzw. Ingenieurs und hat eine deutliche Differenz des Druckes in Stromrichtung zur Folge. Wenn man in Stromrichtung des Umkehrers einen zusätzlich von diesem Umkehrer gespeisten Druckminderer hinzufügt, bleibt der Druck am Eintritt des Ventils bestehen, auch wenn er bedeutend höher als der Versorgungsdruck wird. Dies verhindert ein so vollständiges Entleeren der Gasquellen, wie es bei Abwesenheit des Umkehrers möglich wäre. Eine vollständigere Entleerung der Quellen wäre nichtsdestoweniger möglich, aber unter der Bedingung, daß man einen Druckabfall des zugeführten Gases erhält, was oft nicht zuläeig ist.

Der Umkehrer gemäß der Erfindung weist diese Nachteile nicht auf. Er ist dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Seiten der beweglichen und dichten Wände untereinander gleichen Kräften unterliegen, die aber größer sind als die Kraft, die durch den Druck des in den Druckmini r er η entspannten Gases ausgeübt wird, und daß die Druckminderer bezüglich des Gasflusses dieselben Charakteristiken aufweisen.

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Di· automat lach· Umkehrvorrichtung gemäß der Erfindung 1st basondera vorteilhaft für dl« Verteilung die ßatn bii wenig sich verändernden Druck, und wenn ■an eine gute Entleerung dea Zufuhrbehältere wünscht. Für eine Gasverteilung bei 0,03 bar können sum Beispiel dia Flaschen bis auf einen Druck von 0,5 bar entleert werden.

Vi* Hut auch später sehen wird, ist diese Entleerung vollständig, is Falle des gelüsten Acetylene durch die Tatsache, daß der Uakehrer laufend eine Flasche automatisch wieder zur Verfügung stellt, die man gerade erst entleert hat, in der aber der Druck durch die natürliche Wiedererwärmung gestiegen ist. Diese Erwärmung folgt der Abkühlung bei der Produktion des gasförmigen Acetylene.

Dar Umkehrer gemäß der Erfindung kann robust und in wenig sperrigem Aufbau hergestellt werden· Er braucht nicht in S'tromrichtung von Druckminderer abgezweigt au werden.

Dia folgenden Figuren zeigen schematisch einige nicht den Rahmen der Erfindung einschränkende Ausführungsformen.

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BAD ORIGtNAL

Fig.l zeigt eine Jfintspannungszentrale mit einem Umkehrer gemäß der Erfindung.

Fig.2 zeigt ein· Abwandlung eines Teils des in Fig.l

verwendeten Umkehrers.

Das Zentrum der Fig.l setzt sich im Prinzip zusammen aus einem Umkehrer 2, der über zwei Leitungen 4, 6 _u :p-ist wird, die ihn mit zwei Gruppen von Flaschen mit komprimiertem oder z.B. gelöstem Gas verbinden, und aus einem sekundären Druckminderer 8, der von dem Umkehrer gespeist wird.

Der Umkehrer kann in zwei Druckminderer 10, 12 zerlegt werden. Jeder Druckminderer weist ein Ventil auf, dessen Kopfseite 14 oder 16 in einer Kammer 18 oder 20 stromaufwärts vom Sitz dee entsprechenden Ventile 22 oder 24 angeordnet ist. Die beweglichen und dichten Wände nach Art von Membranen 26, 28 sind über Stangen 29t 30 mit den Oberseiten des Ventile verbunden,. Die Stangen sind in den auf den Membranen befestigten Platten 31, 32 befestigt. Kine komprimierte Feder 34 versucht die zwei Membranen voneinander wegzuspreizen.

Die äußeren Flächen der Anordnung der Membranen begrenzen im Körper 36 des Umkehrers zwei Räume 38, 40, die das durch die Ventile 14, 16 entspannte Gas aufnehmen;

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diese Räume speisen den Druckminderer 8 über die getrennten Rohre kZ, kk, dann über ein einziges Rohr 46. Die anderen Flächen der Membran begrenzen einen zentralen Raum 48, der über ein Rohr 50 mit Gas gespeist wird, das aus dem Druckminderer 8 austritt.

Die Membranen 26, 28 sind jeweils auf einer Fläche dem Druck eines Gases ausgesetzt, das aus dem Umkehrer austritt und einer ersten Entspannung unterworfen ist. Auf der anderen Seite sind sie der Wirkung einer Feder 34 ausgesetzt und dem Druck eines Gases, das aus dem Druckminderer 8 austritt und einer zweiten Entspannung unterworfen 1st. Das führt zu einem sehr konstanten Druck am Ausgang des Umkehrers, wie weiter unter erklärt wird. Die Wirkungen der inneren Kräfte im Raum 48 auf die Membranen sind gleich und entgegengerichtet; sie variieren nicht, wenn die Membranen gleicht!und gleichsinnige Platzänderungen vornehmen, und sie variieren etwas, wenn sich die eine Membran im Vergleich zur anderen fortbewegt, wobei die Variation nur durch die Längenänderung der Feder 34 geschieht. Diese Variation öder Veränderung 1st klein, denn die Feder ist elastisch.

Die Umkehrventile IQ₁ Id sind mit Membranen der gleichen Eigenschaften aufgebaut, insbesondere derselben Nachgiebigkeit und demselben beweglichen Oberflächenbereich

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sowie mit Ventilen derselben Charakteristiken; sie haben auch die gleichen Charakteristiken bezüglich des Oasflusses, den sie entspannen. Si« sind so aufgebaut, daß sie, wenn ihre Ausgänge nicht miteinander In Verbindung stehen, das Gas auf denselben Druck entspannen würden, wenn ihre Drücke stromaufwärts dieselben sind.

Die Druckminderer sind derart aufgebaut, daß der Druck des entspannten Gases deutlich ansteigt, wenn der Druck des noch zu entspannenden Gases abnimmt| z.B. steigt er von 1,3 auf 1,6 bar über den umgebenden Druck im Verlauf der Entleerung einer Gasquelle, deren Anfangsdruck 15 bar ist. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn der Nutzbereich des Ventils, d.h. die Oberfläche, dun von der Berührungslinie zwischen dem Ventilkopf Ik, 16 und dem Sitz 22, 2k umgeben ist, nicht zu weit von der beweglichen Oberfläche der Membran liegt. Durch diese Veränderung soll vermieden werden, daß ein» bezeichnete Durchsatzveränderung ni ausreicht, daß die Umkehrung in Gang kommt. Xm allgemeinen muß die bewegliche Oberfläche der Membran eine Fläche van höchstens 50 mal der Größe der Nutzfläche des Ventils haben.

In vorteilhafter Weise sind die Druckminderer derart konstruiert, daß der entspannte Druck wenig vom Durchsatz abhängt, was man dadurch verwirklicht, daß man ein

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relativ großes Ventil verwendet» atn verkleinert βomit dl« Neigung, daß die zwei Druckminderer gleichzeitig für die starken Durchsatzanengen arbeiten, wenn die Oaequallebei dan schwächetan Druck* aleo jenem, bei dem der Druckminderer zu diesem Augenblick arbeitet, aich dar JSrachVpfuhg nähert. Zum Beispiel wird der stromabwärts-liegende Druck des Umkehrers für einen stromaufwartaliegenden konstanten Druck von 0,5 bar Bar maximal um 0,1 bar fallen, wenn die Durchsatzmsnge ▼on 0 bis 20 m³/h beträgt.

Da* Druckminderer 8 ist an dar Oberseite das Ventile 52, Ana auf dar H_ochdruekseite im Vergleich zum Sit« 5k gelegen ist, Ton dar gleichen Art. üblicherweise ist die Membran dea Druckminderer· auf der Seite, die nicht den Suok das entspannten Gases aufnimmt, dem atmosphärischen Druck unterworfen und dem Druck einer Reglungefeder 56.

JCine Kurbel 58 gestattet, die Feder mehr oder weniger ■uaammensudrüeken, wodurch der Druck des entspannten Gases variabel wird.

Die Wirkungsweise der dargestellten Anlage ist wie folgt»

Anfangs läßt diejenige der zwei Leitungen h,6, die mit der Gasquelle unter dem schwächsten Drück verbunden ist,

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BAD ORIGINAL

den Druckminderer 10 oder 12 entsprechend arbeiten, bis der Druck stromabwärts sich in entgegengesetztem Sdnn zum Druck stromaufwärts ändert. Wenn die zwei Gasquellen merklich denselben Druck haben, ruft man ein Ungleichgewicht dadurch hervor, daß man zeitweilig eine der beiden Leitungen ganz schließt und die Anlage zur Speisung auf die Apparate fordern läßt.

Zur klareren Darstellung kann man annehmen, dai3 das Ventil I^, 22 ursprünglich offen ist. Wenn während des Gasdurchlasses zur Verbrauchsanlage der Druck in der Leitung k sinkt, bleibt das gleiche Ventil offen, aber der Druck im Raum 38 steigt. Dieser Anstieg, der über dde Rohre k2 und kk zum Raum kO übermittelt wird, verhindert die Öffnung des Ventils 16, Zk.

Wenn dje Gasquelle fast leer ist, was dazu führt, daß der Druck in der Leitung h niedriger ist als der Druck des danach in dem Druckminderer 12 entspannten Gases, wenn die Durchsat7menge in dem Druckminderer 0 ist, tritt der Druckminderer 12 in Tätigkeit. Die Funktion des Druckminderers 12 ist die, den Durchsatz durch Leitung h zu unterbrechen.

Wenn die die Leitung k speisende Quelle etwas weniger leer ist, sobald der Druck nach Entspannung in dem Druckminderer 10 (d.h. der Druck in dem Raum 38) ab-

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nimmt, während der Gasdurchsatz in dem, Druckminderer ansteigt, geschieht folgendes:

Da der Durchsatz in diesem Druckminderer etwas wichtig ist bei dieser letzten Druckabnahme infolge der Entspannung und bei der Druckabnahme in der Leitung k, kann der Gasdruck nach der Entspannung in dem Druckminderer 10 geringer sein als der Gasdruck nach der Entspannung in dem Druckminderer 12, wenn dieser keinen Durchsatz hat. Letzterer tritt nun in Tätigkeit, obwohl der Druck in der Leitung 4 etwas höher als der Gasdruck nach Entspannung in dem Druckminderer 12 ist; nunmehr haben beide Druckminderer gleichzeitig einen Durchsatz.

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Ein Rückhalteventil 6O hindert das Gas· der Leitung 6, zur Leitung 4 zurückzukehren, wenn der Druok des aus dem Druckminderer 12 austretenden Gases größer ist als der Druok in der Leitung 4; aus dem entsprechenden Grunde ist ein Rückhalteventil 62 in der Leitung 6 vorgesehen*

Venn die Gasquellen aus Flaschen mit gelöstem Acetylen bestehen, ist die mit der Leitung 4 in Verbindung stehende Flasche abgekühlt, wenn sie Gas produziert hat. Während die Funktion des Umkehrers verhindert, daß diese Produktion unterbrochen wird, erwärmt sioh die fragliche Flasche, und der Gasdruck in der Leitung 4 steigt; das Gas strömt durch das Ventil 14, 22 und schließt sich dem durch das Ventil 16, Zk strömenden an.

Man kann die mit der Leitung 4 in Verbindung stehende Gasquelle gegen eine gefüllte ausieohseln, die aber einen größeren Druck hat als die durch die Leitung 6 verbundene. Auf Grund dieses Druckunterschiedes bleibt das Ventil l4, 22 geschlossen oder schließt sich, wenn es nioht geschlossen war.

Der von einem um einen gewissen Betrag variablen Druck ' gespeiste Druckminderer 8 entspannt das Gas auf einen

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praktisch konstanten Druck, wenn es zur Abgabe eines Druckes stromabwärts, wenig von der Strommenge abhängig, empfangen ist.

Wenn die Druchsatzmenge größer ist, läßt der Beschickungsverlust im Umkehrer den Druck im Rohr 46 abfallen, erhöht den Druck stromabwärts vom Druckminderer 8 und im Raun 48. Dies gleicht die Wirkung des Beschickungsverlustes aus.

Fig.2 zeigt das Mittelteil eines Umkehrers, in welchem die von der Fedr 34 ausgeübte Kraft durch eine solche infolg· eines Gasdruckes ersetzt ist. Über dieselben Membranen 26, 28 weist dieser Umkehrer zwei größere Membranen 66, 68 auf. Der Raum 48 zwischen den Membranen 66, 68 liegt in Verbindung mit dem Ausgang des Druckminderers 8 über das Rohr 50; die Zwischenräume 70, 72 zwischen den Membranen 26, 66 und 28, 68 stehen über die Löcher 74, 76 mit der umgebenden Luft in Verbindung und di· äußeren Räume in Verbindung mit dem Eingang des Druckminderers 8.

Die auf die beiden Flächen der Membran 66 wirkende Druckdifferenz ist schwächer als die entgegenwirkende, relativ zu den Flächen der Membran 26. Die freien Oberflächen derselben sind ausreichend kleiner als die der Membran 66 ausgewählt, damit die resultierende Wirkung zur Öffnung des Ventils neigt, wenn der Druck im Raum }8 unter

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dem für den Druckminderer 10 gewünschten Regeldruck liegt. Man ersetzt also die Feder 3V-» deren Kraft vom Abstand zwischen den Membranen abhängt, durch eine Drucktätigkeit, die nicht von den Verrückungen der Membranen abhängt .

Nach einem Umkehrer dieser Art bleiben die zwei Ventilen beim Anfahren geschlossen, denn im Raum 48 ist zu diesem Augenblick kein Druck vorhanden. Zur Vermeidung dieser Unannehmlichkeit sieht man ein Mittel zum Öffnen einer der Ventile von Hand beim Anfahren, z.B. einen Hebel 80 vor.

Der Druckminderer 12 ist symmetrisch zum Druckminderer 10 aufgebaut.

Die beschriebenen Vorrichtungen können modifiziert werdenι ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Man kann die Membranen durch Kolben oder durch Balgen ersetzen. Der Raum 48 kann mit einer Quelle in Verbindung stehen, die unabhängig ist vom Gas unter konstantem Druckt wenn diese Quelle bei dem für den Ausgang des Umkehrers gewünschten Druck steht, wird die Feder 3k .zusammengedrückt. Der Raum 60 oben auf der Membran des Druckminderers 8 kann nicht mehr mit der umgebenden Luft, sondern mit einer Gasquelle bei einem Druck verbunden sein, der stromabwärts vom Druckminderer erwünscht ist, wobei die Feder 56 mithin zusammengedrückt ist.

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Der Druckminderer 8 kann seine Köpf seite des Ventils auf.der Seite des niedrigen Druckes haben; ep kann ein entlastetes Ventil haben; man kann diesen Druckminderer auch ausgleichen} wenn die versorgten Apparate nicht einen sehr konstanten Druck erfordern.

Die Umkehrer gemäß der Erfindung können sehr verschieden verwendet werdenι Gasversorgung für die Schweißkammern im Autogenschweißbrenner oder beim Bogenschweißen unter Schutzgas, Gasverteilung in Krankenhäusern oder für die Heizung von Öfen.

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Claims (5)

1. A*

   Patentansprüche

   fl.)J Automatischer Umkehrer zur Versorgung eines Gerätes, einer Leitung u.dergl., mit zwei aus Qasquellen versorgten Druckminderern, wobei Gas durch den einen und/ oder den anderen Druckminderer strömt, von denen jeder ein Ventil, dessen Kopf hochdruckseitig zum Sitz angeordnet ist, sowie eine bewegliche und dichte Wand aufweist, die das Ventil betätigt und auf der einen Seite dem Druck des in dem Druckminderer entspannten Gases ausgesetzt ist, und die zwei Druckminderer im wesentlichen auf denselben Druck stromabwärts eingeregelt sind, wenn die Drücke aufstromseitig gleich sind, und die Ausgänge der Druckminderer stets miteinander sowie mit dem Gerät, der Leitung u.dergl. verbunden sind, die den Umkehrer speist, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Seiten der beweglichen und dichten Wände (26, 28) untereinander gleichen Kräften unterliegen, die aber größer sind als die Kraft, die durch den Druck des in den Druckminderern (lO, 12) entspannten Gases ausgeübt wird, und daß die Druckminderer bezüglich des Gasflusses dxeselben Charakteristiken aufwexsen. >
2. 2.) Umkehrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen und dichten Wände (26, 28) aus Membranen bestehen.

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   if
3. 3.) Umkehrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Kräfte sich wenig oder nicht verändern, wenn sich die Lage der beweglichen und dichten Wände zueinander ändert, jedoch sich nicht verändern, wenn die Wände sich bewegen, ohne sich zueinander zu verlagern.
4. If.) Umkehrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Kräfte durch einen Gasdruck erzeugt wird, der im wesentlichen konstant ist und auf die anderen Flächen der beweglichen und dichten ¥ände wirkt.
5. 5.) Umkehrer nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß das unter einem im wesentlichen konstanten Druck stehende Gas von einem Druckminderer geliefert wird, der von dem Umkehrer gespeist wird, vorzugsweise durch einen Druckminderer, dessen Ventilkopf hochdruckseitig zum Sitz angeordnet ist.

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