-
Gasdruckregler Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler, bestehend
aus einem Gehäuse mit Ein- und Ausgang und einer dazwischenliegenden, mit von einem
Ventilkdrper beherrschten Durchgang versehenen Trennwand, einer entgegengesetzt
zum Durchgang in der Trennwand eingespannten Ausgleichs.
-
membran, einer den Raum zwischen einem Gehäusedeckel und der Trennwand
mit Ausgleichsmembran unterteilenden, Uber ein Gestänge mit dem Ventilkörper verbundenen
und in Richtung öffnen des Ventilkörpers mit einer Sollkraft belasteten Arbeitsmembran,
wobei der Raum zwischen Auagleichsmembran und Arbeitsmembran Uber einen Kanal mit
dem Ausgang des Ventilgehäuses in Verbindung steht.
-
Der Aufgabe, den etwas höheren Gasdruck in der Zuleitung auf den für
nachgeschaltete Verbrauchegeräte benötigen Druck zu reduzieren und zu regeln, werden
diese
Gasdruckregler gerecht.
-
Rin immer gröberer Verbrauch bedingt aber den Gasdruck in den Zufdhrungsleitungen
auf einige tausend mmWS, Ja sogar auf 30.000 mmWS zu erhöhen, der dann möglichst
von einem Gasdruckregler auf einen Druck von z.B.
-
100 mmWS reduziert und geregelt werden muß. Dieser bedingt große Druckabfall
innerhalb des Druckreglers, hat zur Folge, daß am Regelventil Austrittsgeschwindigkeiten
bis zur Schallgescheindigkeit auftreten, die dann am Reglerausgang schwache Longitudinalschwingungen
hervorrufen. Diese Schwingungen gelangen auch Uber den Kanal in den Raum unterhalb
der Arbeitsmembran, werden von der Arbeitsmembran auf den Ventilkörper Ubertragen,
und vergrößern somit die Schwingungsamplituden auf ein unerwiinschtes, Ja sogar
gefährliches Maß.
-
Aus diesem Grund ist bei einem bekannten Gasdruckregler der die Druckimpulse
Ubertragende Kanal an einer Stelle düsenartig verengt. Diese Verengung hat aber
den Nachteil, daß nicht nur die Schwingungsamplituden, sondern auch die Regelinpulse
gedämpft werden, wobei die Regelcharakteristik verschlechtert wird.
-
Den gleichen Nachteil besitzt ein anderer bekannter Gasdruckregler,
bei dem die Bewegung der Arbeitsmembran durch eine Kolbenbremse gedämpft wird.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasdruckregler zu schaffen, der
unter Beibehaltung der guten Regelcharakteristik die bei großem Druckabfall auftretenden
Seht gungen unterbindet. Dies geschieht erfindungsgemä dedurch,
daß
in dem, den Raum zwischen Ausgleichsmembran und Arbeitsmembran mit dem Ausgang des
Ventilgehäuses verbindenen Kanal ein doppelseitig wirkendes, in der Nullstellung
den kleinsten Querschnitt des Kanals freigebendes Dämpfungsventil angeordnet ist.
-
Durch die Anordnung des doppelseltig wirkenden Dämpfungsventils in
dem genannten Kanal werden zwar die bei Änderung der im Ausgang des Gasdruckreglers
abgegebenen Durchgangemenge auftretenden Druckänderungen auf die Arbeitsmembran
nahezu ungedämpft Ubertragen, weil die kinetische Energie eines anhaltenden Druckunterschiedes
zwischen den beiden KanalausgEngen den Ventilteller des Dämpfungsventils aus seiner
Nullstellung verdrängt, womit ein größerer Querschnitt freigegeben wird, die schwachen
Longitudinalwellen Jedoch erreichen nicht die Arbeitsmembran, da deren geringe kinetische
Energie am Ventilteller in potentielle Energie umgewandelt wird.
-
Auch eventuell auftretende Schwingungsamplituden nehmen exponentiell
ab, da durch Umwandlung eines Teils der kinetischen Energie in potentielle Energie
eine Dämpfung vorhanden ist.
-
Es ist für eine gute Schwingungsunterdruckung wichtig, daß dieses
Dämpfungsventil zwischen Gasdruckregleraus.
-
gang und Druckraum unter der Arbeitsmembran angeordnet ist, damit
diese Druckschwingungen nicht zur Arbeitsmembran gelangen. Eine Anordnung des genannten
Dämpfungsventils in der Atmungsöffnung, die den Raum oberhalb der Arbeitsmembran
mit der Außenlnft verbindet, wirkt nicht schinaungsdämpfend, da die ungehindert
zur Arbeitsmembran
gelangenden Druckschwingungen diese in Bewegung
setzten, wobei die Arbeitsmembran die im oberen Raum eingeschlossene Luft zum Teil
komprimiert0 Bei Überschreitung des Scheitelpunktes der Druckwelle unterstUtzt die
komprimierte Luft die Gegenbewegung der Arbeitsmembran und vergrößert deren Bewegung.
Der mit der schwingenden Arbeitsmembran verbundene yentilkörper vergrößer oder verkleinert
analog den Durchgang und verm steckt somit die Druckwellen im Reglerausgang.
-
Auch ist es wichtig, daß dieses nach der Erfindung angeordnete Dämpfungsventil
ein doppelseitig wirkendes Ventil ist. Einseitig wirkende Ventile lassen auch die
geringen und kurzzeitigen Druckänderungen in der einen Richtung ungehindert zur
Arbeitsmembran gelangen und dämpfen durch Verringern des- Querschnittes nur in der
Gegenrichtung.
-
Diese einseitige Dämpfung'unterdruckt die Schwingungen nur unzulänglich
und hat außerdem den Nachteil daß sich der Regeldruck um das arithmetische Mittel
der halben ungedämpften Amplitude ändert, Das doppelseitig wirkende Dämpfungsventil
kann aus dem entsprechend ausgebildeten Kanal mit eingesetzten doppelseitig belasteten
Ventilteller bestehen, doch ist es aus fertigungstechnischen GrUnden von Vorteil,
wenn das Dämpfungsventil aus einem hohlzylindrisohen Gehäuse, dessen axialer Durchgang
in der Hälfte der Längsachse einen kleineren Durchmesser besitzt als der AbrlFe
Teil des Durchgangs, einem Ventilteller dessen Außendurchmesser zur Erreichung eines
kleinen Ringspaltes nur wenig kleiner ist als der kleinste Durchmesser des
Durchgangs,
und einer mit dem Ventilteller festverbundenen, in zwei an den Enden des Gehäuses
befestigten, mit DurohbrUchen versehenen Scheiben, axial beweglich gefUhrten FUhrungestange
besteht, wobei zwisehen den Scheiben und dem Ventilteller je eine Feder angeordnet
ist, die mit gleicher Kraft ausgestattet, den Ventilteller bel dessen Nichtbeaufschlagung
im Bereich des kleinsten DurchmesseU des Durchgangs halten.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der
Übergang von großen Durchmessern des axialen Durchgangs des Gehäuses zum kleineren
Durchmesser mit einer hohlkugelfdrmigen Kehle versehen ist.
-
Durch Aiese Maßnahme wird ein strdmungstechntsoh besserer Übergang
geschaffen.
-
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem AusfUhrungsbeisplel
dargestellt.
-
Es zeigt im Schnitt: Fig.1 einen Gasdruckregler Fig.2 ein Dämpfungsventil
als Einzelheit In der Fig.1 besteht der Gasdruckregler aus einem Gehäuee 1 mit Eingang
2, Ausgang 3 und Zwischenwand 4.
-
In der Zwischenwand 4 ist ein Ventilsitz 5 mit Durchgang 6 dicht eingeschraubt.
Eine, mit einer dem Querschnitt des Durchganges 6 entsprechenden wirksamen Fläche
versehene Ausgleichsmembran 7 ist gegenüber dem Ventilsitz 5 im Gehäuse 1 eingespannt
und schließt den mit dem eingang 2 verbundenen Raum naoh außen ab. Eine
mit
einem Gewicht 8 belastete Arbeitsmembran 9 ist zwischen dem Gehäuse 1 und einem
Gehäusedeckel 10 peripher eingespannt, wodurch ein Arbeitsdruckraum 11 gebildet
wird. Mit dieser Arbeitsmembran 9 ist Uber eine, die Ausgleichsmembran 7 durchgreifende
Ventilstange 12, den Durchgang 6 beherrschender Ventilkörper 13 verbunden. Ein Kanal
14 verbindet den Ausgang 3 mit dem Arbeitsdruckraum 11. In diesem Kanal 14 ist ein
doppelseitig wirkendes Dämpfungsvenil 15 angeordnet.
-
Dieses Dämpfungsventil 15 ist in der Fig.2 als Einzelheit dargestellt
und besteht aus einem mit axialem Durchgang 16 versehenen Gehäuse 17. In der late
der Längsachse ist der Durchgang 16 bei 18 verkleinert. Der Übergang vom größeren
Durchgang 16 zum kleineren Durchgang 18 ist aus strömungstechnischen Gründen mit
einer hohlkugelförmigen Kehle 19 versehen. An beiden deren runden des Durchgangs
16 ist Je eine mit Ourchbrü2hen 20 versehene Scheibe 21 im Gehäuse 17 befestigt,
In zentrischen Bohrungen dieser Scheiben 21 ist gleitend eine Pührungsatange 22
gefUhrt. An dieser FUhrungastange 22 ist in der Mitte ihrer Länge ein Ventilteller
befestigt, dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser des kleinereren
Durchgangs 18, sodaß ein Ringspalt 24 entsteht. Zwei gleiche Federn 25, zwischen
Scheiben 21 und Ventilteller 23 gespannt, halten den Ventilteller 29 in Ruhestellung
im Bereich des kleineren Durchgangs 18.
-
Die allgemeine Arbeitsweise eines Druckreglers ist bekannt, weshalb
nur die des erfindungsgemäß angeordneten und ausgestalteten Dämpfungsventile 15
beschrieben wird, Bei gleichem Druck im Reglerausgang 3 und Arbeitsdruckraum 11
steht der Ventilteller 23 im Bereich des kleineren Durchgangs 18, Wenn aber durch
Änderung des Mediumdurchflusses, der Druck im Reglerausgang 3 sich ändert, entsteht
am Ventilteller 23 eine Druckdifferenz, die, wenn sie zu groß ist, sich Uber den
Ringspalt nicht ausgleichen kann und deshalb den Ventilteller 23 entgegen der Kraft
einer der Federn 25 in Richtung niederen Druck so weit verschiebt, bis er aus dem
Bereich des kleineren Durch; gange 18 heraus kommt. Dadurch wird der Durchgang freigegeben
und ein schneller Druckauegleich ist gegeben.
-
Auf diesen veränderten Druck im Arbeitsdruckraum 11 spricht die Arbeitsmembran
9 an und bringt den Uber die Ventiletange 12 verbundenen Ventilkörper 13 in die
entsprechende Stellung zum Ventilsitz 5. Nach Aufhebung der Druckdifferenz am Ventilteller
23 wird dieser durch die Federn 25 uieder in eeine Nullstellung gebracht.
-
Dieser Ventilteller 23 bleibt aber auch bei Auftreten kleiner Druckwellen
im Reglerausgang 3, in Ruhestellung, da die geringe kinetische EnerRie nicht ausretoht
den Ventilteller 23 gegen die Kraft der entsprechenden Feder 25 zu verschieben.
Der Ringepalt 24 drosselt den Druckauegleich und die Schwingungen gelangen nicht
zur Arbeitsmembran 9 und eine tibersteuerung entfällt.
-
Die Pederkonstante der Federn 25 und der Durchmesser des Ventiltellers
23, dadurch bedingt auch der Durchmesser des kleineren Durchgangs 189 bestimmen
die Ansprechempfindlichkeit des Druckregler und somit die Regelcharakteristik, und
dessen Verhalten gegenüber Druckschwingungen.