DE2034030C3 - Gasdruckregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler, bestehend aus einem Gehäuse mit Ein- und Ausgang und einer dazwischenliegenden, mit von einem Ventilkörper verschließbaren Durchgang versehenen Trennwand, einer Arbeits- und Ausgleichsmembran, die über ein Gestänge mit dem Ventilkörper verbunden sind, wobei der Raum zwischen Ausgleichsmembran und Arbeitsmembran über einen Kanal mit dem Ausgang des Ventilgehäuses in Verbindung steht.

Der Aufgabe, den etwas höheren Gasdruck in der Zuleitung auf den für nachgeschaltete Verbrauchsgeräte benötigten Druck zu reduzieren und zu regeln, werden diese Gasdruckregler gerecht.

Ein immer größerer Verbrauch bedingt aber, den Gasdruck in den Zuführungsleitungen auf einige tausend mmWS, ja sogar auf 30 000 mmWS zu erhöhen, der Hann möglichst von einem Gasdruckregler auf einen Druck von ?. B. 100 mm WS reduziert und geregelt werden muß. Dieser bedingt große Druckabfall innerhalb des Druckreglers hat zur Folge, daß am Regelventil Austrittsgeschwindigkeiten bis zur Schallgeschwindigkeit auftreten, die dann am Reglerausgang schwache Longitudinalschwingungen hervorrufen. Diese Schwingungen gelangen auch über den Kanal in ilen Raum unterhalb der Arbeitsmembran, werden von der Arbeitsmembran auf den Ventilkörper übertragen und vergrößern somit die Schwingungsamplituden auf ein unerwünschtes, ja sogar gefährliches Maß.

Aus diesem Grand ist bei einem bekannten Gas-S druckregler der die Druckimpulse übertragende Kanal an einer Stelle düsenartig verengt Diese Verengung hat aber den Nachteil, daß nicht nur die Schwingungsamplituden, sondern auch die Regelimpulse 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 Schwingungen unterbindet

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß in dem Kanal ein doppelseitig wirkendes, in der Nullstellung den kleinsten Querschnitt des Kanals freigebendes Dämpfungsventil angeordnet ist

Durch die Anordnung des doppelseitig wirkenden Dämpfungsventils in dem genannten Kanal werden zwar die bei Änderung der im Ausgang des Gasdruckreglers abgegebenen Durchgangsmenge auftretenden Druckänderungen auf die Arbeitsmembran nahezu ungedämpft übertragen, weil die kinetische Energie eines anhaltenden Druckunterschiedes zwischen den beiden Kanalausgängen 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 Schwingungsunterdrückung wichtig, daß dieses Dämpfungsventil zwischen Gasdruckreglerausgang und Druckraum unter der Arbeitsmembran angeordnet ist. damit diese Druckschwingungen nicht zur Arbeitsmembran gelangen. Eine Anordnung des genannten Dämpfungsventils in der Atmungsöff nung, die den Raum oberhalb der Arbeitsmembran mit der Außenluft verbindet, wirkt nicht schwingungsdämpfend. da die ungehindert zur Arbeitsmembran gelangenden Druckschwingungen diese in Bewegung setzten, wobei die Arbeitsmemtran die im oberen Raum eingeschlossene Luft zum Teil komprimiert. Bei Überschreitung des Scheitelpunktes der Druckwelle unterstützt die komprimierte Luft die Gegenbewegung der Arbeitsmembran und vergrößert deren Bewegung. Der mil der schwingenden Arbeitsmembran verbünde ne Ventilkörper vergrößert oder verkleinert analog den Durchgang und verstärkt somit die Druckwellen im Reglerausgang. Auch ist es wichtig, daß dieses nach der Erfindung angeordnete Dämpfungsventil ein doppelseitig wirkendes Ventil ist. Einseitig wirkende Venti-

M) Ie 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 unterdrückt 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 eingesetztem, doppelseitig belasteten Ventilteller bestehen, doch ist es aus fertigungstechnischen Gründen von Vorteil, wenn das Dämpfungsventil aus einem hohlzylindrischen Gehäuse, dessen axialer Durchgang in der Mitte einen kleineren Durchmesser besitzt als der übrige Teil des Durchgangs, einem Ventilteller, dessen Außendurchmesser zur Erreichung eiies kleinen Ringspaltes nur wenig kleiner ist als der kleinste Durchmesser des Durchgangs, und einer .-nit dem Ventilteller festverbundenen, in zwei an den Enden des Gehäuses befestigten, mit Durchbrachen versehenen Scheiben, axial bewegbar geführten Führungsstar.ge besieht, wobei zwit-hen den Scheiben und dem Ventilteller je eine Feder angeordnet ist, die mit gleicher Federkraft den Ventilteller bei dessen Nichtbeaufschlagung im Bereich des kleinsten Di rchmessers des Durchgangs halten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Übergang vom großen Durchmesser des axialen Durchgangs des Dämpfungsventils zum kleinsten Durchmesser kugelförmig ist.

Durch diese Maßnahme wird ein strömungstechnisch besserer Obergang geschaffen.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt Es zeigt im Schnitt

F i g. 1 einen Gasdruckregler,

F i g. 2 ein Dämpfungsventil als Einzelheit.

In der F i g. 1 besteht der Gasdruckregler aus einem Gehäuse 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 nach 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 Arbei'smembran 9 ist über eine die Ausgleichsmembran 7 durchgreifende Ventilstange 12 ein 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 Dämpfungsventil 15 angeordnet.

Dieses Dämpfungsventil 15 ist in der F i g. 2 als Einzelheit dargestellt und besteht aus einem mit axialem Durchgang 16 versehenen Gehäuse 17. In der Hälfte der Längsachse ist der Durchgang 16 be' 18 verkleinert.

Der Obergang vom größeren Durchgang 16 zum kleineren Durchgang 18 ist aus strömungstechnischen Gründen mit einer hohlkugelförmigen Kehle 19 versehea An beiden äußeren Enden des Durchgangs 16 ist je eine mit Durchbrüchen 20 versehene Scheibe 21 im Gehäuse 17 befestigt In zentrischen Bohrungen dieser Scheiben 21 ist gleitend eine Führungsstange 22 geführt An dieser Führungsstange 22 ist in der Mitte ihrer Länge ein Ventilteller befestigt dessen Außendurchmesser etwas kleiner ist als der Durchmesser des kleineren Durchgangs 18, so daß ein Ringspalt 24 entsteht Zwei gleiche Federn 25, zwischen Scheiben 21 und Ventilteller 23 gespannt, halten den Ventilteller 23 in Ruhestellung im Bereich des kleineren Durchgangs 18.

Die allgemeine Arbeitsweise eines Druckreglers ist bekannt weshalb nur die des erfindungsgemäß angeordneten und ausgestalteten Dämpfungsventils 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 über den Ringspalt nicht ausgleichen kann und deshalb den Ventilteller 23 entgegen der Kraft einer der Federn 25 in Richtung niederen Drucks so weit verschiebt, bis er aus dem Bereich des kleineren Durchgangs 18 herauskommt. Dadurch wird der Durchgang freigegeben und ein schneller Druckausgleich ist gegeben. Auf diesen veränderten Druck im Arbeitsdruckraum 11 spricht die Arbeitsmembran 9 an und bringt den über die Ventilstange 12 verbundenen Ventilkörper 13 in die entsprechende Stellung zum Ventilsitz 5. Nach Aufhebung der Druckdifferenz am Ventilteller 23 wird dieser durch die Federn 25 wieder in seine Nullstellung gebracht. Dieser Ventilteller 23 bleibt aber auch bei Auftreten kleiner Druckwellen im Reglerausgang 3 in Ruhestellung, da die geringe kinetische Energie nicht ausreicht, den Ventilteller 23 gegen die Kraft der entsprechenden Feder 25 zu verschieben. Der Ringspalt 24 drosselt den Druckausgleich und die Schwingungen gelangen nicht zur Arbeitsmembran 9 und eine Übersteuerung entfällt.

Die Federkonstante der Federn 25 und der Durchmesser des Ventiltellers 23, dadurch bedingt auch der Durchmesser des kleineren Durchgangs 18, bestimmen die Ansprechempfindlichkeit des Druckreglers, und somit die Regelchrakteristik, und dessen Verhalten gegenüber Druckschwingungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Pater tansprüche:

1. Gasdruckregler, bestehend aus einen] Gehäuse mit Sn- und Ausgang und einer dazwischenliegenden, nut von einem Ventilkörper verschließbaren Durchgang versebenen Trennwand, einer Arbeitsund Ausgleichsmembran, die Ober ein Gestänge mit dem Ventilkörper verbunden sind, wobei der Raum zwischen Ausgleichsmembran und Arbeitsmembran über einen Kanal mit dem Ausgang des Ventilgehäuses in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (14) ein doppelseitig wirkendes, in der Nullstellung den kleinsten Querschnitt des Kanals (14) freigebendes Dämpfungsventil (IS) angeordnet ist.

2. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsventil (15) aus einem hohlzylindrischen Gehäuse (17), dessen axialer Durchgang (16) in der Mitte einen kleineren Durchmesser besitzt als der übrige Teil des Durchgangs (16), einem Ventilteller (23), dessen Außendurchmesser zur Erreichung eines kleinen Ringspaltes (24) nur wenig kleiner ist als der kleinste Durchmesser (18) des Durchgangs (16), und einer mit dem Ventilteller (23) festverbundenen, in zwei an den Enden des Gehäuses (17) befestigten, mit Durchbrüchen (20) versehenen Scheiben (21), axial bewegbar geführten Führungsstange (22) besteht, wobei zwischen den Scheiben (21) und dem Ventilteller je eine Feder (25) angeordnet ist, die mit gleicher Federkraft den Ventilteller (23) bei dessen Nichtbeaufschlagung im Bereich des kleinsten Durchmessers (18) des Durchgangs (16) halten.

3. Gasdruckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom großen Durchmesser des axialen Durchgangs (16) des Dämpfungsventils (15) zum kleinsten Durchmesser (18) kugelförmig ist