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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen Gasbehälter, der
ein komprimiertes brennbares Gas wie beispielsweise komprimiertes
Erdgas oder komprimierten Wasserstoff enthält, und insbesondere einen
solchen Gasbehälter,
der mit einer Sicherheitsentlastungsvorrichtung versehen ist, um eine
Notentleerung des komprimierten brennbaren Gases bereitzustellen.
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Stand der Technik
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Aus
wirtschaftlichen Gründen
betreiben viele öffentliche
Verkehrsbetriebe ihre Busflotten mittlerweile mit komprimiertem
Erdgas (auch als Druck-Erdgas bezeichnet: CNG). Bei einem mit komprimiertem Erdgas
betriebenen Bus wird das Gas normalerweise in einer Reihe länglicher
zylindrischer Behälter
gespeichert, die auch als CNG-Behälter bezeichnet werden und
unter dem Boden oder auf der Dachoberseite des Busses angebracht
sind. Bei CNG-Behältern
ergibt sich stellen wegen der hohen Drücke, bei denen das hochentzündliche
komprimierte Erdgas gespeichert werden muss (Drücke bis 350 bar sind gegenwärtig der
Stand der Technik), eine sehr hohe Explosionsgefahr.
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Es
ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass solche Behälter, zur
Verhinderung von Explosionen der CNG-Behälter beispielsweise bei einem Brand,
mit thermisch aktivierten Überdruckventilen versehen
sind. Ein solches thermisch aktiviertes Überdruckventil umfasst im Allgemeinen
einen Schmelzstopfen aus einem eutektischen Metall, der eine Auslassöffnung des Überdruckventils
abdichtet. Der Stopfen schmilzt und gibt die Auslassöffnung des Überdruckventils
frei, sobald die Temperatur in der Nähe des thermisch aktivierten Überdruckventils
den Fließpunkt
des eutektischen Metalls erreicht. Durch eine an die Auslassöffnung des Überdruckventils
angeschlossene Entlastungsleitung wird das unter Druck stehende
Gas kontrolliert in die Atmosphäre abgelassen,
wodurch eine Explosion des CNG-Behälters verhindert wird. Da CNG-Behälter relativ
lang sind, wurde vorgeschlagen, an jedem Ende des CNG-Behälters ein
thermisch aktiviertes Überdruckventil
zu installieren.
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Eine
Erdgas-Kraftstoffspeisung für
einen Bus, bei der jeder CNG-Behälter mit
mehreren thermisch aktivierten Überdruckventilen
versehen ist, wird beispielsweise im
US-Patent
Nr. 6,112,760 beschrieben. Es versteht sich, dass eine
solche Sicherheitsentlastungsvorrichtung mit verteilten thermisch aktivierten Überdruckventilen
ziemlich teuer ist; trotzdem ist seine Wirksamkeit begrenzt, da
der überwachte
Gefahrenbereich auf die direkte Nähe der thermisch aktivierten Überdruckventile
beschränkt ist.
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Nicht
zuletzt ist anzumerken, dass die Entwicklung von Brennstoffzellen,
die mit komprimiertem Wasserstoff arbeiten, der in Behältern bei
Drücken von
600 bar gespeichert wird, die weitere Verbesserung der Sicherheitsentlastungsfunktion
solcher Behälter
notwendig macht.
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Technisches Problem
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Demzufolge
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, bei angemessenen
Kosten eine bessere Sicherheitsentlastungsfunktion für Gasbehälter bereitzustellen,
die komprimierte brennbare Gase enthalten. Dieses Ziel wird mit
einem Gasbehälter
nach Anspruch 1 erreicht.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Ein
erfindungsgemäßer Gasbehälter ist
mit einer Sicherheitsentlastungsvorrichtung versehen, die einen
druckbeaufschlagten Auslöseschlauch
umfasst, der durch einen ausgewählten,
den Behälter umgebenden
Gefahrenbereich verläuft,
wobei ein durch Temperaturanstieg oder mechanische Beschädigung bewirkter
Bruch dieses Auslöseschlauchs
zu einem Druckabfall in der Sicherheitsentlastungsvorrichtung führt, welche
eine Notentleerung des unter Druck stehenden brennbaren Gases aus
dem Gasbehälter
auslöst.
Es versteht sich, dass eine solche Sicherheitsentlastungsvorrichtung
mit einem druckbeaufschlagten Auslöseschlauch eine einfache, preiswerte,
aber sehr zuverlässige
Sicherheitsvorkehrung ist, mit der – bei niedrigen Kosten – große Gefahrenbereiche
in der Umgebung des Gasbehälters
auf Feuer oder mechanische Gefahren über wacht werden können. Dieses
System gewährleistet wegen
eines größeren Überwachungsbereichs
beispielsweise die frühere
Erfassung eines Brands und demnach eine Notentleerung des unter
Druck stehenden brennbaren Gases lange bevor die Gefahr besteht,
dass der Gasbehälter
wegen Überhitzung explodiert.
Darüber
hinaus kann man den druckbeaufschlagten Auslöseschlauch ohne weiteres in
einer solchen Weise in einem Gefahrenbereich anbringen, dass er
mechanisch beschädigt
wird, wenn der Gefahrenbereich – beispielsweise
bei einem Fahrzeugzusammenstoß – schwerer
mechanischer Beschädigung
ausgesetzt ist. Folglich lösen
schwere mechanische Beschädigungen
in dem überwachten
Gefahrenbereich sofort eine Notentleerung des unter Druck stehenden
brennbaren Gases durch Entlastungsleitungen aus, wodurch die Gefahr,
dass komprimiertes brennbares Gas unkontrolliert aus einem beschädigten Gasbehälter entweicht,
wesentlich verringert wird. Schlussfolgernd stellt die vorliegende
Erfindung bei angemessenen Kosten einen wesentlich verbesserten
Schutz für
Gasbehälter
bereit, die komprimierte brennbare Gase enthalten.
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Es
versteht sich, dass ein druckbeaufschlagter Auslöseschlauch, wie er bei der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, bereits zum Auslösen der Entleerung
von Brandlöschsystemen
eingesetzt wird, die insbesondere mit Feuer löschenden Gasen betrieben werden
(siehe z.B.
WO 97/34659 ;
US 4,356,868 ;
EP 0 010 465 ;
GB 2 115 905 ;
US 3,827,502 ;
WO 91/08022 ;
GB 2128084 ). Es ist jedoch ein unbestreitbares
Verdienst der vorliegenden Erfindung, zum ersten Mal die Verwendung
eines solchen druckbeaufschlagten Auslöseschlauchs vorzuschlagen,
um – erfindungsgemäß – einen
besseren Schutz für
Gasbehälter
bereitzustellen, die komprimierte brennbare Gase enthalten.
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Zum
Schutz eines länglichen
Behälters
für brennbare
Gase wie beispielsweise einen langen Gaszylinder erstreckt sich
der Auslöseschlauch
vorzugsweise über
die gesamte Länge
des Gasbehälters.
Der Auslöseschlauch
bildet vorzugsweise mindestens eine Schleife, welche den Gasbehälter umgibt,
um den Gasbehälter
an allen Seiten zu schützen.
Wenn ein langer Gaszylinder an allen Seiten geschützt werden
soll, bildet der Auslöseschlauch
vorzugsweise mehrere Schleifen entlang dem Gaszylinder, d.h. er
bildet eine Art Erfassungsspirale, die den Gaszylinder umgibt.
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Eine
sehr zuverlässige
Sicherheitsentlastungsvorrichtung umfasst ein Entlastungsventil
mit einer Entlastungssteuerkammer, wobei ein Druckabfall in der
Entlastungssteuerkammer das Öffnen
des Entlastungsventils auslöst,
so dass der Gasbehälter durch
das Entlastungsventil entleert wird.
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Bei
einer ersten, sehr einfachen Ausführung einer solchen Sicherheitsentlastungsvorrichtung
ist der Auslöseschlauch
mit einem ersten Ende an die Entlastungssteuerkammer und mit einem
zweiten Ende an einen Zusatzgasbehälter angeschlossen. Dieser
Zusatzgasbehälter
setzt den Auslöseschlauch und
die Entlastungssteuerkammer mit einem Zusatzgas unter Druck, das
vorzugsweise ein nichtbrennbares Gas ist. Die Entlastungssteuerkammer
enthält vorteilhafterweise
einen Kolben, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um einen Entlastungskanal
im Entlastungsventil abzudichten. Dieser Kolben definiert in der
Entlastungssteuerkammer einen abgedichteten Querschnitt, der wesentlich
größer als
der abgedichtete Querschnitt des Ventilsitzes ist. Daraus folgt,
dass der Druck des Zusatzgases im Auslöseschlauch weitaus niedriger
sein kann als der Druck des brennbaren Gases im Gasbehälter. Ein
bedeutender Vorteil dieser Ausführung
mit dem Zusatzgasbehälter
besteht darin, dass Gase, die am Entlastungsventil oder Auslöseschlauch
austreten, keine Brandgefahr darstellen.
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Bei
einer zweiten Ausführung
einer solchen Sicherheitsentlastungsvorrichtungs ist der Auslöseschlauch
mit einem ersten Ende über
ein Druckminderventil an die Entlastungssteuerkammer angeschlossen,
wohingegen sein zweites Ende mit einem Stopfenmittel verschlossen
ist. Diese Sicherheitsentlastungsvorrichtung benötigt keinen Zusatzgasbehälter. Das
Druckminderventil setzt den Auslöseschlauch
bei verringertem Druck mit dem komprimierten brennbaren Gas aus
der Entlastungssteuerkammer unter Druck. Die Entlastungssteuerkammer enthält vorteilhafterweise
einen Kolben, der mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, um einen Entlastungskanal
im Entlastungsventil abzudichten. In diesem Kolben befindet sich
ein kleiner Gaskanal, durch den komprimiertes brennbares Gas aus
dem Gasbehälter
die Entlastungssteuerkammer mit Druck beaufschlagen kann. Zur Verbesserung
der Öffnungsgeschwindigkeit
des Entlastungsventils wird die Bereitstellung einer Verschlusskugel
vorgeschlagen, die geeignet ist den kleinen Gaskanal zu verschließen, wenn
der Druck in der Entlastungssteuerkammer plötzlich abnimmt.
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Eine
sehr kompakte und zuverlässige
Ausführung
des Druckminderventils umfasst ein Gehäuse, einen gestuften Druckregelkolben
und ein Federmittel. Das Gehäuse
hat einen Einlasskanal, der in die Entlastungssteuerkammer mündet; eine
Auslasskammer, an die der Auslöseschlauch
angeschlossen ist; und eine Axialbohrung, die den Einlasskanal mit der
Auslasskammer verbindet. Zwischen dem Einlasskanal und der Axialbohrung
ist ein Ventilsitz angeordnet und zwischen der Axialbohrung und
der Auslasskammer ist eine entlüftete
Kammer angeordnet. Der gestufte Druckregelkolben hat ein erstes Kolbenende,
ein zweites Kolbenende und einen dadurch verlaufenden Kolbenkanal.
Das erste Kolbenende dichtet die Axialbohrung relativ zur entlüfteten Kammer
ab und hat eine axiale Dichtfläche,
die axial auf den Ventilsitz geschoben werden kann, um Letzteren
abzudichten. Das zweite Kolbenende dichtet die Auslasskammer relativ
zur entlüfteten
Kammer ab. Der Kolbenkanal verläuft
durch den gestuften Druckregelkolben, um so die Auslasskammer mit Gas
aus dem Einlasskanal unter Druck setzen zu können, wenn die Dichtfläche des
ersten Kolbenendes aus dem Ventilsitz gehoben wird. Das Federmittel
spannt den gestuften Druckregelkolben vor in Richtung vom Ventilsitz
fort.
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Komprimierbare
Gase, die in erfindungsgemäßen Gasbehältern gespeichert
werden, sind beispielsweise komprimiertes Erdgas oder komprimierter
Wasserstoff.
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Es
versteht sich, dass die vorliegende Erfindung insbesondere für Alternativkraftstoff-Fahrzeuge von
besonderem Interesse ist, die große Behälter mit bei sehr hohen Drücken komprimierten
brennbaren Gasen umfassen – beispielsweise
komprimiertes Erdgas oder komprimierter Wasserstoff.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Bevorzugte
Ausführungen
der Erfindung werden nun beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen
beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung eines Gasbehälters, der mit einer ersten
Ausführung
einer Sicherheitsentlastungsvorrichtung versehen ist;
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2:
eine Schnittdarstellung eines Entlastungsventils, das für das System
von 1 geeignet ist;
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3:
eine schematische Darstellung eines Gasbehälters, der mit einer zweiten
Ausführung
einer Sicherheitsentlastungsvorrichtung versehen ist; und
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4:
eine Schnittdarstellung eines Entlastungsventils mit Druckminderfunktion,
das für
das System von 3 geeignet ist.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungen
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1 zeigt
einen Gasbehälter 10,
der ein komprimiertes brennbares Gas wie beispielsweise komprimiertes
Erdgas (auch Druck-Erdgas: CNG) oder komprimierten Wasserstoff enthält. Bei
Anwendungen in der Kraftfahrzeugtechnik werden solche komprimierten
brennbaren Gase bei Drücken
von mehreren hundert bar gespeichert, um den Gasbehälter 10 so
klein wie möglich
zu halten.
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In 1 und 3 hat
der Gasbehälter 10 die
Form eines Gaszylinders mit einem Flaschenhals 12, in dem
ein Gasauslasskanal angeordnet ist. Der Gasbehälter 10 kann aber
auch die Form einer Kugel oder irgendeine andere Form haben, vorausgesetzt, dass
er so ausgelegt ist, dass er dem hohen Gasdruck standhält. In den
Auslasskanal des Gaszylinders 10 ist ein Auslassverteiler 14 eingeschraubt. Eine
Gasspeiseleitung 16 ist an den Auslassverteiler 14 angeschlossen.
Diese Gasspeiseleitung 16 versorgt einen Gasverbraucher – beispielsweise
ein Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle (nicht dargestellt) – mit brennbarem
Gas aus dem Gaszylinder 10.
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Das
Bezugszeichen 18 in 1 und das
Bezugszeichen 18' in 3 kennzeichnen
allgemein eine erste bzw. zweite Ausführung einer Sicherheitsentlastungsvorrichtung,
die eine automatische Notentleerung des komprimierten brennbaren
Gases sicherstellt, das im Gaszylinder 10 gespeichert ist.
Diese Sicherheitsentlastungsvorrichtung 18, 18' umfasst ein
an den Verteiler 14 angeschlossenes Entlastungsventil 20, 20', eine an das
Entlastungsventil 20, 20' angeschlossene Entlastungsleitung 21 und
ein Auslösesystem 22, 22', das zum Auslösen des Öffnens des
Entlastungsventils 20, 20' verwendet wird. Das im Gaszylinder 10 gespeicherte
komprimierte brennbare Gas wird in kontrollierter und sicherer Weise
durch die Entlastungsleitung 21 in die Atmosphäre entleert,
wenn das Entlastungsventil 20, 20' öffnet.
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Das
in 1 dargestellte Auslösesystem 22 umfasst
einen Auslöseschlauch 24,
der beispielsweise aus einem gasdichten thermoplastischen Material besteht,
das üblicherweise
verstärkt
ist. Der Auslöseschlauch 24 ist
so ausgelegt, dass er bei normaler Umgebungstemperatur einem inneren
Gasdruck von 15 bis 25 bar standhält und unter dem gleichen Druck reißt, wenn
beispielsweise ein abnormer Temperaturanstieg vorliegt. Ein erstes
Ende des Auslöseschlauchs 24 ist
an eine Entlastungssteuerkammer 26 des Entlastungsventils 20 angeschlossen
und ein zweites Ende ist mit einem Zusatzgasbehälter 28 verbunden,
der ein nichtbrennbares Gas wie beispielsweise Stickstoff oder Luft
enthält.
Dieses Zusatzgas beaufschlagt den Auslöseschlauch 24 und
die Entlastungssteuerkammer 26 mit einem Druck von ungefähr 15 bis
25 bar, d.h. dem normalen Arbeitsdruck, für den der Auslöseschlauch 24 ausgelegt wurde.
Das Zusatzgas kann zur Verkleinerung des Volumens des Zusatzgasbehälters 28 bei
einem Druck im Zusatzgasbehälter 28 gespeichert
werden, der höher
als der normale Arbeitsdruck ist, für den der Auslöseschlauch 24 ausgelegt
ist. In diesem Fall ist der Zusatzgasbehälter 28 mit einem
Druckminderventil 29 versehen, das gewährleistet, dass der Druck im
Auslöseschlauch 24 nicht
den normalen Arbeitsdruck überschreitet,
für den
er ausgelegt wurde.
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Das
Austreten geringer Gasmengen, das sich während des normalen Betriebs
ereignet, wird durch die Gasreserve im Zusatzgasbehälter 28 ausgeglichen
und führt
demzufolge nicht zu einem größeren Druckabfall
in dem Auslöseschlauch 24 und der
Entlastungssteuerkammer 26. Ein durch abnormen Temperaturanstieg
oder mechanische Beschädigung
bedingter Riss oder Bruch des Auslöseschlauchs 24 führt jedoch
zu einem plötzlichen Druckabfall
in der Entlastungssteuerkammer 26, der das Öffnen des
Entlastungsventils 20 auslöst, wodurch eine kontrollierte
Notentleerung des unter Druck stehenden brennbaren Gases aus dem
Gaszylinder 10 durch die Entlastungsleitung 21 in
die Atmosphäre
ermöglicht
wird.
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In 1 und 3 sieht
man, dass der Auslöseschlauch 24, 24' mehrere, den
Gaszylinder 10 umgebende Schleifen bildet und vom Flaschenhalsende zum
Fußende
des Gaszylinders 10 verläuft. Der Auslöseschlauch 24, 24' bildet somit
eine durchgehende Erfassungsspirale, die den Gaszylinder 10 umgibt.
Darüber
hinaus kann der Auslöseschlauch 24, 24' außerdem bestimmte
Gefahrenbereiche erfassen, d.h. Bereiche, in denen die Gefahr z.B.
eines Brandes besonders hoch ist. Die Notentleerung des Gaszylinders 10 wird
demnach sogar ausgelöst,
bevor sich die unmittelbare Nähe
des Gaszylinders 10 erhitzt. Nicht zuletzt kann man den
druckbeaufschlagten Auslöseschlauch 24, 24' ohne weiteres
in einer solchen Weise in einem Gefahrenbereich anbringen, dass
er mechanisch beschädigt
wird, wenn der Gefahrenbereich – beispielsweise
bei einem Fahrzeugzusammenstoß – einer
schweren mechanischen Beschädigung
ausgesetzt ist. Daher lösen schwere
mechanische Schäden
im überwachten
Gefahrenbereich sofort eine Notentleerung des unter Druck stehenden
brennbaren Gases durch die Entlastungsleitung 21 aus, wodurch
die Gefahr, dass komprimiertes brennbares Gas unkontrolliert Weise aus
einem beschädigten
Gaszylinder 10 entweicht, beträchtlich verringert wird. Dieses
Merkmal ist besonders dann interessant, wenn der Gaszylinder 10 beispielsweise
in einem Kraftfahrzeug angebracht ist.
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2 zeigt
einen Schnitt durch das Entlastungsventil 20. Letzteres
umfasst ein Gehäuse 30 mit einem
Einlassanschluss 31, der an den Verteiler 14 anzuschließen ist,
und einen Auslassanschluss 32, an den die Entlastungsleitung 21 anzuschließen ist. Der
Einlassanschluss 31 umfasst einen Gaseinlasskanal 34,
der in einem Ventilsitz 36 endet. Die Entlastungssteuerkammer 26,
an die der Auslöseschlauch 24 angeschlossen
ist, enthält
einen Kolben 38, der mit dem Ventilsitz 36 zusammenwirkt,
um den Einlasskanal 34 abzudichten. Es ist anzumerken,
dass der Kolben 38 einen Querschnitt in der Entlastungssteuerkammer 26 abdichtet,
der wesentlich größer als
der abgedichtete Querschnitt des Ventilsitzes 36 ist. Um
zu gewährleisten,
dass der Kolben 38 fest mit einem vorderen Dichtelement 40 auf
seinen Sitz 36 geschoben ist, d.h. dass das Entlastungsventil 20 geschlossen
bleibt, kann demzufolge der Regeldruck in der Entlastungssteuerkammer 26 weitaus
niedriger als der Gasdruck im Gaseinlasskanal 34 sein.
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Eine
zweite Ausführung
einer Sicherheitsentlastungsvorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
In dem in 3 dargestellten Auslösesystem 22' ist der Auslöseschlauch 24', der das Äquivalent
des Auslöseschlauchs 24 ist,
mit einem ersten Ende über
ein Druckminderventil 25' an
eine Entlastungssteuerkammer 26' des Entlastungsventils 20' angeschlossen,
wohingegen sein zweites Ende mit einem Endstopfen 27' verschlossen
ist. Bei dieser Ausführung wird
die Entlastungssteuerkammer 26' mit dem komprimierten brennbaren
Gas aus dem Gaszylinder 10 unter Druck gesetzt. Der Auslöseschlauch 24' wird durch
das Druckminderventil 25' mit
dem komprimierten brennbaren Gas aus der Entlastungssteuerkammer 26' unter Druck
gesetzt. Das Druckminderventil 25' gewährleistet, dass der Druck im
Auslöseschlauch 24 wesentlich
niedriger als der Druck in der Entlastungssteuerkammer 26' ist. Ein Bruch
des Auslöseschlauchs 24' bewirkt durch
Temperaturanstieg oder mechanische Beschädigung führt dazu, dass die Entlastungssteuerkammer 26' nicht länger das Gas
ausgleichen kann, das aus dem gebrochenen Auslöseschlauch 24' strömt. Dies
ruft einen Druckabfall in der Entlastungssteuerkammer 26' hervor, der das Öffnen des
Entlastungsventils 20' auslöst, wodurch
eine kontrollierte Notentleerung des unter Druck stehenden brennbaren
Gases aus dem Gaszylinder 10 durch die Entlastungsleitung 21 in
die Atmosphäre
ermöglicht
wird.
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4 zeigt
einen Schnitt des Entlastungsventils 20' einschließlich des Druckminderventils 25'. Das Entlastungsventil 20' umfasst ein
Gehäuse 30' mit einem Einlassanschluss 31', der an den
Verteiler 14 anzuschließen ist, und einen Auslassanschluss 32', an den die
Entlastungsleitung 21 anzuschließen ist. Der Einlassanschluss 31' umfasst einen
Gaseinlasskanal 34',
der in einem Ventilsitz 36' endet.
Die Entlastungssteuerkammer 26', an die das Druckminderventil 25' angeschlossen
ist, umfasst einen Kolben 38',
der mit dem Ventilsitz 36' zusammenwirkt, um
den Gaseinlasskanal 34' abzudichten.
Im Kolben 38' befindet
sich ein einen kleinen Durchmesser aufweisender kalibrierter Gaskanal 39', durch den
das komprimierte brennbare Gas aus dem Gaseinlasskanal 34' die Entlastungssteuerkammer 26' unter Druck setzen
kann, vorausgesetzt, dass sich keine großen Gasverluste aus der Entlastungssteuerkammer 26' ereignen. Es
ist anzumerken, dass der Kolben 38' in der Entlastungssteuerkammer 26' einen Querschnitt abdichtet,
der etwas größer als
der abgedichtete Querschnitt des Ventilsitzes 36' ist.
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Solange
keine große
Gasmenge aus der Entlastungssteuerkammer 26' ausströmt, ist der Druck in der Entlastungssteuerkammer 26' im Wesentlichen
gleich dem Druck im Gaseinlasskanal 34' (d.h. dem Druck im Gaszylinder)
und schiebt den Kolben 38' mit
einem vorderen Dichtelement 40' fest auf seinen Ventilsitz 36'. Falls aber
eine größere Gasmenge
aus der Entlastungssteuerkammer 26' ausströmt, insbesondere wegen eines
Bruches des Auslöseschlauchs 24', kann dieses
Ausströmen
nicht durch das Gas ausgeglichen werden, das durch den Gaskanal 39' mit kleinem
Durchmesser fließt.
Daraus ergibt sich ein bedeutender Druckabfall in der Entlastungssteuerkammer 26', und der durch
den Ventilsitz 36' auf
den Kolben 38' wirkende
Gaszylinderdruck wird den Kolben 38' aus seinem Ventilsitz 36' heben. Zur
Steigerung der Geschwindigkeit beim Heben des Kolbens 38' ist eine kleine
Verschlusskugel 42' in dem
Gaskanal 39' mit
kleinem Durchmesser angeordnet. Bei plötzlichem Druckabfall in der
Entlastungssteuerkammer 26' wird
die Verschlusskugel 42' fest
gegen einen Kugelsitz 44' gedrückt, so
dass der Gaskanal 39' mit
kleinem Durchmesser verschlossen wird. Demzufolge sinkt der Druck
in der Entlastungssteuerkammer 26' abrupter, was dazu führt, dass
der Kolben 38' schneller
aus seinem Ventilsitz 36' gehoben
wird.
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Das
Druckminderventil 25' umfasst
ein Gehäuse 50', einen gestuften
Druckregelkolben 52' und eine
Kolbenvorspannfeder 54'.
Das Gehäuse 50' hat einen Einlasskanal 56', der in die
Entlastungssteuerkammer 26' mündet; eine
Auslasskammer 58',
an die der Auslöseschlauch 24' angeschlossen
ist; eine Axialbohrung 60',
die den Einlasskanal 56' mit
der Auslasskammer 58' verbindet;
einen Ventilsitz 62',
der zwischen dem Einlasskanal 56' und der Axialbohrung 60' angeordnet
ist; und eine entlüftete
Kammer 63', die
zwischen der Axialbohrung 60' und
der Auslasskammer 58' angeordnet
ist. Der gestufte Druckregelkolben 52' des Druckminderventils 25' hat ein erstes Kolbenende,
das die Axialbohrung 60' relativ
zur entlüfteten
Kammer 63' abdichtet.
Dieses erste Kolbenende hat ferner eine axiale Dichtfläche 64', die axial auf
den Ventilsitz 62' geschoben
werden kann, um Letzteren abzudichten. Ein zweites Kolbenende, das einen weitaus
größeren Querschnitt
als das erste Kolbenende aufweist, dichtet die Auslasskammer 58' relativ zur
entlüfteten
Kammer 63' ab.
Ein Gaskanal 66' verläuft durch
den gestuften Druckregelkolben 52', um so die Auslasskammer 58' mit Gas aus
dem Einlasskanal 56 unter Druck setzen zu können, wenn die
Dichtfläche 64' des ersten
Kolbenendes aus dem Ventilsitz 62' gehoben wird. Die Kolbenvorspannfeder 54' spannt den
gestuften Druckregelkolben 52' vom Ventilsitz 62' weg vor.
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Die
Wirkweise dieses sehr kompakten und zuverlässigen Druckminderventils 25' ist wie folgt: Der
auf das in der Auslasskammer 58' angeordnete zweite Ende des Kolbens 52' wirkende Druck
erzeugt eine Schließkraft.
Die Kolbenvorspannfeder 54' und der
auf das erste Ende des Kolbens 52' wirkende Druck erzeugen eine Öffnungskraft.
Solange die Schließkraft
kleiner als die Öffnungskraft
ist, strömt Gas
von der Entlastungssteuerkammer 26' über den Ventilsitz 62' und den Gaskanal 66' in die Auslasskammer 58'. Falls die
Schließkraft
bedingt durch den steigenden Druck in der Auslasskammer 58' größer als
die Öffnungskraft
wird, wird der Druckregelkolben 52' mit seiner axialen Dichtfläche 64' auf den Ventilsitz 62' geschoben,
was die Gasverbindung über
den Ventilsitz 62' und
den Gaskanal 66' in
die Auslasskammer 58' unterbricht.