DE2311472B2 - Gasdruckregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler mit einem Gehäuse, einem sich längs einer im wesentlichen geraden Linie erstreckenden Gasdurchgangskanal, einem in dem Gasdurchgangskanal angeordneten und diesen in einen Einlaß- und Auslaßabschnitt unterteilenden Ventilsitz, einem durch eine auf Druck ansprechende Ventilbetätigungseinrichtung senkrecht zum Gasdurchgangskanal bewegbaren und mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper, einer neben dem Gasdurchgangskanal angeordneten Arbeitskammer der Ventilbetätigungseinrichtung und einer stets offenen Abtastverbindung zwischen dem Auslaßabschnitt und

der Arbeitskammer der Ventilbetätigungseinrichtung.

Aus der US-PS 26 68 3S6 ist ein solcher Gasdruckregler bekannt, bei dem die stets offene Abtastverbindung von einem einzigen Abtastdurchgang aufgebaut ist. Eine so aufgebaute Abtastverbüidung erlaubt es, einen konstanten Auslaßdruck über einen kleinen Regelbereich an sich ändernden Einlaßdrücken und Strömungsgeschwindigkeiten aufrechtzuerhalten. Weiterhin ist aus der DT-PS 6 24 594 ein Gasdruck - regler bekannt, bei dem der Gasdurchgangskanal sich unter einem rechten Winkel durch das Gehäuse erstreckt und der ihn in einen Einlaß- und einen Auslaßabschnitt unterteilende Ventilsitz im Scheitelbereich des rechten Winkel ausgebildet ist. Der Auslaßab- schnitt ist über Verbindungsöffnungen mit einer Kammer verbunden, in der eine auf Druck ansprechende und den Ventilkörper senkrecht zum Ausfaßabschnitt verschiebende Kapselmembran angeordnet ist. Die 90°-Umlenkung des zu regelnden Gassiroms ist als ein großer Druckabfall zwischen den Verbindungsöffnungen vorhanden. Außerdem führt die 90°-Umlenkung zu einem Verlust an Strömungsenergie.

Aus der DT-PS 4 98 427 ist ein Gasdruckregler bekannt, bei dem die Regelung des Gasdruckes über einen mit einem Ventilsitz in einem sich unter einem rechten Winkel erstreckenden Gasdurchgangskanal zusammenwirkenden Ventilkörper und einem zusätzlichen Ventilteller geregelt wird. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß nach Abheben des Ventiltellers der gesamte zu regelnde Gasstrom durch die Arbeitskammer der Ventilbelätigungseinrichtung strömt. Vor dem Anheben des Ventiltellers wird die Arbeitskammer durch im Ventilteller vorgesehene Öffnungen beaufschlagt. Bei angehobenem Ventilteller tragen diese Öffnungen zum Förderfluß bei. Bei angehobenem Ventilteller erfährt der Hauptstrom des zu regelnden Gasstromes eine viermalige Umlenkung um 90°. während der durch die Öffnungen im Ventilteller geförderte Teilstrom einer viermaligen Umlenkung um 90° mit entsprechenden Energieverlusten ausgesetzt wird.

Schließlich ist aus der DT-PS 6 18 931 ein Gasdruckregler mit 90"-Umlenkung bekannt, bei dem die Ventilbetätigungseinrichtung nicht in einer von dem Gasdurchgangskanal getrennt angeordneten Arbeitskammer angeordnet ist, sondern direkt von dem zu regelnden Gasstrom beaufschlagt wird. Die Druckverteilung über die als Reglermembran ausgebildete Ventilbetätigungseinrichtung wird stark von der durch

so die Umlenkung hervorgerufene Strömungslinienverteilung beeinflußt.

Ausgehend von einem Gasdruckregler der vorstehend genannten Art ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gasdruckregler zu schaffen, der den Auslaßdruck über einen großen Bereich von sich ändernden Einlaßdrücken und Strömungsgeschwindigkeiten durch den Regler aufrechterhält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verbindung durch mindestens zwei Abtastdurchgänge aufgebaut ist, die sich an ihren einen Enden zur Arbeitskammer hin öffnen und die mit ihren anderen Enden an einen wesentlichen Abstand voneinander aufweisenden Stellen in den Auslaßabschnitt einmün den, so daß die Arbeitskammer mit den an den verschiedenen Stellen des Auslaßabschnittes herrschenden verschiedenen Drücken beaufschlagbar ist.

Der Grund dafür, daß die beiden Abtastdurchgänge zu einem größeren Regelbereich führen, dürfte darin zu

sehen sein, daß jeder der Abtastdurchgänge einen anderen Druck im Auslaßkanal abtastet und die kombinierte Wirkung der beiden abgetasteten Drücke zu einer solchen Beaufschlagung der Arbeitskammer der Ventilbetätigungseinrichtung führt, daß der Auslaßdruck über einen großen Bereich an Strömungsgeschwindigkeiten und Einlaßdrücken konstani gehalten wird. Der eine Abtastdurchgang tastet einen geringeren Druck als der andere Abtastdurchgang ab; der geringere Druck führt dazu, daß die Ventilbetätigungseinrichtung in dem Sinne beaufschlagt wird, daß der Ventilkörper abgehoben und der Auslaßdruck erhöht wird. Dies ist bei einer Regelung mit geringem Differentialdruck und großer Ventilöffnung von Vorteil, da durch Öffnung des Ventils dem Abfall des Auslaßdruckes entgegengewirkt wird. Der andere Abtastdurchgang tastet einen höheren Druck ab und zeigt daher eine geringe oder keine Wirkung zur Steigerung des Auslaßdruckes und ist daher bei hohen Differentialdrücken und bei beinahe geschlossenem Ventil von Vorteil Fs erseheint somit, daß der eine Abtastkanal bei niedrigen Einlaßdrücken und großen Ventilöffniingen vorherrschend isi. während der andere Abtastdurchgang bei hohen Einlaßdrüeken und kleinen Ventilöffniingen vorherrschend ist. *j

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß der eine Abtastdurchgang an einer Stelle einmündet, an de'" im wesentlichen der Durchschnittsdnick im A.sslaßabschnitt herrscht, und der andere Abiastdurchgang an einer Stelle einmündet, an der ein unter dem Durchschnittsdnick liegender Druck herrscht.

Fs kommt also grundsätzlich darauf an, daß bei Verwendung von zwei oder mehr Abtasidurchgängen zwei oder mehr verschiedene Druckzustände im Auslnßahsch'iiti erfaßt werden, die jeweils bei verschiedenen Finlaßdrücken und Ventilöffnungsweiten zur Beaufschlagung der Ventilbeliiiigungseinrielitung beitragen.

Weitere I Jnteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen. Ein Ausführungsbeispiel soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine Mitlclebene, aus dem der gerade Gasdurchgangskanal ersichtlich ist und

F i g. 2 einen rechtwinklig zum Schnitt gemäß F i g. 1 liegenden vertikalen Schnitt entlang einer Mittelebenc.

Die Erfindung ist in Verbindung mit einem Gasdruckregler R gemäß der US-PS 26 68 396 dargestellt. Er weist ein Gehäuse 1 mit einem geraden Gasdurchgangskanal 3 auf, der sich horizontal durch den Regler erstreckt. Dieser Gasdurchgangskanal ist in einem mittleren Abschnitt von einer Ventilkammer 5 geschnitten und ist somit in einen Einlaßabschnitt 7 und einen Auslaßabschnitt 9 unterteilt. Die beiden Abschnitte haben gleichen Durchmesser und entsprechen der lichten Weite der Ein- und Auslaßrohre, die in entsprechende Rohrgewinde 11 bzw. 13 eingeschraubt sind. Die Ventilkammer 5 weist einen unteren Abschnitt 15 und einen oberen Abschnitt auf, der den Gasdurchgangskanal 3 schneidet. Zwei Ventilteilsitze 17 und 19 6« umgeben die Einmündungen des Einlaßabschnittes 7 und des Auslaßabschnittes 9 in die Ventilkammer 5 und haben die Form von sich aufrecht erstreckenden Sitzflächen, die in ihrer Formgebung dem den Strömungsdurchgang regelnden und mit ihnen z.usammcnwirkenden Ventilkörper 21 angepaßt sind. Wie eingehender in der US-PS 26 68 396 beschrieben ist, sind die Ventilkörper 21 und die Vcntilteüsitzc 17 und 19 im wesentlichen konisch ausgebildet und wirken zusammen, um die Strömung von Einlaßabschnitt 7 in den Auslaßabschnitt S hinein zu bemessen und damit den Druckabfall zwischen den beiden Abschnitten zu regeln derart, daß ein im wesentlichen konstanter Auslaßdruck vorgegebener Höhe im Auslaßabschnitt 9 aufrechterhalten wird. Der Ventilkörper 21 ist mittels einer vertikalen Rippe 22 im Gehäuse geführt. Der Ventilkörper 21 kann durch eine geeignete Venlilbetätigungseinrichtung, die auf Druckänderungen im Auslaßabschnitt 9 anspricht, relativ zu den Ventilteilsitzen 17 und 19 bewegt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Ventilkörper 21 mit einem koaxialen Schaft 23 versehen, der sich durch eine Öffnung 25 einer Wand 26 des Gehäuses in eine Arbeitskammer 27 hineinerstreckt, die am Boden durch die unregelmäßig geformte Wand 26 und an den Seiten durch eine ringförmige Seitenwand 28 begrenzt ist. die sich von der Wand 26 aufwärts erstreckt. Ein Deckel 29 des Gehäuses 1 weist einen Hohlraum 31 auf. der in seinen Abmessungen in etwa der Arbeitskammer 27 entspricht. Zwischen dem Flansch des Deckels 29 und dem oberen Gehäuserand ist ein? Membran 35 wie bei 37 derart eingeklemmt, daß /wischen Membran 35 und Deckel 29 eine Ausgleichskammer 31 ausgebildet ist. aus der über eine Lüftungsöffnung 58 Luft entweichen kann. Der Ventilschaft 23 ist in geeigneter Weise c'ureh Mcmbranplatten 39 und Klemmuttern mit der Membran verbunden und somit mit dieser beweglich. Die Membran und der Vcntilkörper sind in Ventilöffnimgsrichtung durch eine Schraubcndriickfcder 41 beaufschlagt, die /w ischen der oberen Fläche der Membran 35 und einem Einstellstoplen 43 abgestützt ist. Der Einstcllstoplen ist in eine vertikale, rohrförmigc Federführung 45 eingeschraubt, die einen Teil des Deckels 29 bildet. In das obere Ende der Federführung 45 ist eine mit einer Bohrung 51 versehene Kappe 49 eingeschraubt. In der Bohrung 51 kann in üblicher Weise eine Plombe eingebracht werden, um unbefugte Druckänderungen durch Verstellung der Federführung 45 zu verhindern.

Durch verschiedene Bereiche der Wand 25 erstrekken sich zwei Abtastdurchgänge 53 und 55. um die Arbeitskammer 27 mit dem Auslaßabschnitt 9 zu verbinden. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt öcr Abtastdurchgang 53 in einer Mitlelcbene im oberen Abschnitt der Wand, wie dies aus der F i g. 1 ersichtlich ist, und rechtwinklig zum Auslaßabschnitt 9, d. h. rechtwinklig mit Bezug auf die Auslaßabschnittswandung. Der Abtastdurchgang 55 ist winklig gegenüber dem Abtastdurchgang 53 versetzt und in einem Seitenabschnitt der Wand 26 derart angeordnet, daß seine Mitte nahe, aber etwas über einer horizontalen Ebene liegt, die die Längsachse des Gasdurchgangskanals 3 enthält. Mit anderen Worten: Die Einmündung des Abtastdurchganges 55 in dem Auslaßabschnitt 9 ist vorzugsweise nach einer Seite um 90° bezüglich der Einmündung des anderen Abiastdurchganges im Auslaßkanal 9 versetzt. Bei Betrachtung der Fig. 2 nimmt der Abtastdurchgang 55 eine etwa 9-Uhr-Stellung ein, während der Abtastdurchgang 53 eine I2-Uhr-Stcllung einnimmt. Die Stellung des Abtastdurchganges 55 könnte auch eine etwa 3-Uhr-Sicllung sein.

Hinsichtlich der axialen Lage der Einmündungen der Abtasidurchgängc 53 und 55 ist festzustellen, daß der Abtastdurchgang 53 vorzugsweise unmittelbar stromabwärts von einem Übergangsabschnitt zwischen einem Teilabschnitt größeren Durchmessers des Auslaßkanals 9 und einem Teilabschnitt kleineren Durchmessers licet.

wohingegen der Abtastdurchgang 55 vorzugsweise unmittelbar über dem erweiterten Rohrgewinde 13 des Auslaßabschnittes einmündet, d. h. in dem Übergangsabschnitt 57. Die Stellung des Abtastdurchganges 53 entspricht der des Abtastdurchganges der US-PS 26 68 396, wohingegegen der Abtastdurchgang 55 eine Stellung einnimmt, die im wesentlichen der bei einem üblichen Gasdruckreglers entspricht.

Es wurde festgestellt, daß durch die Verwendung der beiden Abtastdurchgänge 53 und 55 zum Abtasten des Druckes im Auslaßabschnitt 9 an zwei verschiedene Winkelabstände einnehmenden Stellen ein resultierender Druck in der Arbeitskammer 27 aufgebaut wurde, der die Wirkungsweise des Gasdruckreglers verbessert. So werden verhältnismäßig konstante Auslaßdrücke über einen weiteren Bereich der Strömungsgeschwindigkeiten und der Einlaßdrücke erzielt, als dies mit einem einzigen Abtastdurchgang der einen oder anderen Art möglich ist. Es wurde festgestellt, daß die Kombination der beiden Abtastdurchgänge die Auslaßdruckkurve so abflacht, daß beispielsweise ein Regler

ίο den Anforderungen des American National Standard Institutes (ANSI) für Klassen I und Il entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gasdruckregler mit einem Gehäuse, einem sich längs einer im wesentlichen geraden Linie erstrekkenden Gasdurchgangskanal, einem in dem Gasdurchgangskanal angeordneten und diesen in einen Einlaß- und einen Auslaßabschnitt unterteilenden Ventilsitz, einem durch eine auf Druck ansprechende Ventilbetätigungseinrichtung senkrecht zum Gasdurchgangskanal bewegbaren und mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilkörper, einer neben dem Gasdurchgangskanal angeordneten Arbeitskammer der Ventilbetätigungseinrichtung und einer stets offenen Abtastverbindung zwischen dem Auslaßabschnitt und der Arbeitskammer der Ventilbetätigungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch mindestens zwei Abtastdurchgänge (53, 55) aufgebaut ist, die sich an ihren einen Enden zur Arbeitskammer (27) hin öffnen und die mit ihren anderen Enden an einen wesentlichen Abstand voneinander aufweisenden Stellen in den Auslaßabschnitt (9) einmünden, so daß die Arbeitskammer (27) mit den an den verschiedenen Stellen des Auslaßabschnittes (9) herrschenden verschiedenen Drücken beaufschlagbar ist.

2. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastdurchgange (53, 55) mit einem wesentlichen Winkclabstand voneinander in den Auslaßabschnitt (9) einmünden.

3. Gasdruckregler nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastdurchgänge (53, 55) mit einem wesentlichen axialen Abstand voneinander in den Auslaßabschniit (9) einmünden.

4. Gasdruckregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelabstand ungefähr 90° beträgt.

5. Gasdruckregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Abtastdurchgänge (53) mit Bezug auf die Mitienebene des Reglers im wesentlichen in der Zwölf-Uhr-Stellung angeordnet ist.

6. Gasdruckregler nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastdurchgänge (53, 55) einen wesentlichen Abstand von der Bewegungsachse des Ventilkörpers (21) aufweisen.

7. Gasdruckregler nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Abtastdurchgang (53) an einer Stelle einmündet, an der im wesentlichen der Durchschnittsdruck im Auslaßabschnitt (9) herrscht, und der andere Abtastdurchgang (55) an einer Stelle einmündet, an der ein unter dem Durchschnittsdruck liegender Druck herrscht.