DE2349384A1

DE2349384A1 - Gasdruckregler

Info

Publication number: DE2349384A1
Application number: DE19732349384
Authority: DE
Inventors: Volker Herbig
Original assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Current assignee: Karl Dungs GmbH and Co KG
Priority date: 1973-10-02
Filing date: 1973-10-02
Publication date: 1975-04-10
Also published as: GB1413928A

Description

Anmelder; Stuttgart, 17« September 1973

Firma Karl Dungs P 2775 X/nu

7060 Schorndorf
Postfach 1229

Gasdruckregler

Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler, insbesondere für brennbare Gase, mit einem Reglergehäuse mit einer Zulauf- und einer Ablaufkammer, die durch ein Drosselventil voneinander getrennt sind, dessen beweglicher Ventilteller mit einem feststehenden Ventilsitz zusammenwirkt und von einer Regelmembran bewegt wird, die einerseits durch eine einstellbare Regelfeder und andererseits durch einen zu regelnden Gasdruck belastet ist, mit einer zusätzlichen Sicherheitsmembran,

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die verhindert, daß bei einem Leck der Regelmembran brennbares Gas in zu großer Menge ausströmt, wobei die Sicherheitsmembran mit einer Entluftungsbohrung geringen Durchmessers und das Reglergehäuse mit einer Atmungsbohrung versehen ist.

Bei bekannten Reglern ist die Regelmembran zwischen zwei zentralen Metallplatten eingespannt und an dem Ventilstößel befestigt, an dessen freiem Ende der Ventilteller angebracht ist. Der Rand der Regelmembran ist in dem Reglergehäuse, das ein Gehäuseunterteil und einen Deckel umfaßt, zwischen dem Unterteil und dem Deckel ringförmig eingespannt. Die Sicherheitsmembran ist unter Zwischenlage von Ringen ebenfalls zwischen Deckel und Gehäuseunterteil eingespannt. Der zentrale Bereich der Sicherheitsmembran ist an einem als Federteller für die Regelfeder ausgebildeten Ziehteil anvulkanisiert. Der Federteller liegt unter der Vorspannung der Regelfeder an dem Ventilstößelende an. Da die Regelmembran nicht völlig gasundurchlässig ist, vielmehr Gas durch diese Membran hindurchdiffundiert, würde sich in dem Raum zwischen den beiden Membranen ein Druck aufbauen, wenn nicht in der Sicherheitsmembran eine kleine Bohrung vorgesehen wäre. Durch diese Entlüftungsbohrung wird in dem Raum zwischen den beiden Membranen ein dem Atmosphärendruck entsprechender Druck stets aufrechterhalten. Die Entluftungsbohrung ist so bemessen, daß auch bei einem Defekt der Regelmembran durch diese Bohrung nur weniger als die maximal zulässige Menge (0,03 Ncbm/h) entweichen kann. Im Gehäusedeckel ist eine Atmungsbohrung vorgesehen, durch

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die bei den Regelbewegungen der beiden Membranen die Luft zwischen Deckel und Sicherheitsraembran nachfließen kann. Von Nachteil ist bei diesem bekannten Regler der relativ große Aufwand durch zwei verschiedene Membranen, die in verschiedenen Werkzeugen hergestellt werden müssen und die unter Zwischenlage von Ringen je einzeln montiert werden müssen. Besonders nachteilig ist jedoch, daß bei einem Defekt der Arbeitsmembran der Gasdruckregler nicht nur funktionsunfähig wird, sondern daß dabei auch das Drosselventil voll öffnet, weil sich auf der durch die Feder belasteten Seite der Regelmembran der volle oder nahezu der volle Druck aufbaut, der auch auf der Gasdruckseite herrscht. Dadurch wird dem nachgeschalteten Gasbrenner Gas unter zu hohem Druck zugeführt, der annähernd dem Vordruck entsprechen kann, was zum Abheben der Flamme vom Brennerring führen kann. Eine Verpuffung oder Explosion kann sich als Folge hiervon ergeben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen derartigen bekannten Gasdruckregler so zu verbessern, daß er einerseits betriebssicherer arbeitet und andererseits mit weniger Aufwand herstellbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe, ausgehend von einem Gasdruckregler der obengenannten Art, erfindungsgemäß dadurch, daß die Regelmembran und die Sicherheitsmembran gemeinsam an dem beweglichen Ventilstößel befestigt sind. Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, daß bei einem Defekt in der Regelmembran der Regler dennoch weiter arbeitet, da dann die

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Sicherheitsmembran als Regelmembran wirkt. Durch die gemeinsame Befestigung von Sicherheitsmembran und Regelmembran ist es auch möglich, dieselbe Membran, die sich nur durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Entlüftungsbohrung voneinander unterscheiden, als Regelmembran und als Sicherheitsmembran zu verwenden. Dadurch lassen sich Herstellungskosten und Lagerhaltungskosten einsparen. Durch das gemeinsame Befestigen an dem Ventilstößel wird auch Montagezeit eingespart .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Regelmembran und die Sicherheitsmembran auch an ihrem äußeren Rand gemeinsam, insbesondere unmittelbar aneinander anliegend, befestigt. Dadurch lassen sich weitere Herstellungskosten wegen der Einsparung von Ringen und weiterer Montageaufwand durch das Einlegen und Zentrieren der Ringe einsparen.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Regelmembran und Sicherheitsmembran einstückig gefertigt, wobei der zentrale Abschnitt, der an dem beweglichen Ventilstößel befestigt ist, beiden Membranen gemeinsam ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung besteht somit die gesamte Membrananordnung aus einem Stück, wobei ein zentraler Ringabschnitt für die dichte Befestigung an dem Ventilstößel vorgesehen ist, an den zwei scheibenförmige Membranen angeformt sind, die an ihrem äußeren Randbereich eingespannt werden. Dabei sind die beiden Membranblätter so ausgebildet, daß sie im äußeren Bewegungsbereich, der die

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Arbeitsbewegungen der Membranen aufnimmt, unterschiedliche radiale Längen aufweisen, wodurch bei eingebauter Membran ein im Querschnitt sichelförmiger Ringraum entsteht. Im Bereich dieses Ringraumes ist das als Sicherheitsmembran wirkende Membranblatt mit der Entlüftungsbohrung versehen.

In weiterer Ausgestaltung weist der zentrale Abschnitt einen angeformten Ringwulst auf. Dieser Ringwulst dient einerseits zum Abdichten der Membran an dem Ventilstößel und andererseits dient er als radiale Zugkräfte aufnehmende formschlüssige Befestigung.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist an dem Außenring mindestens einer der beiden Membranen ein Ringwulst angeformt. Bevorzugt sind beide Membranblätter mit einem derartigen Ringwulst versehen, der, ebenso wie der Ringwulst am zentralen Abschnitt,einerseits der Abdichtung und andererseits der formschlüssigen, radiale Zugkräfte aufnehmenden Befestigung dient.

Beim Einstellen des Regeldruckes, also des Druckes, den das Gas in dem geregelten Raum aufweisen soll, wird die Regelfeder in ihrer Vorspannung verändert. Das erfolgt dadurch, daß der eine, sich am Gehäusedeckel abstützende Federteller gegenüber dem Gehäusedeckel in Richtung der Federachse verschoben wird, beispielsweise indem dieser Deckel in einem entsprechenden Gewinde schraubbar geführt ist. Durch das Verschrauben dieses Deckels wird auf die Feder eine Torsionskraft ausgeübt und von der Feder auf die Sicherheitsmembran übertragen, soweit

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nicht die Feder auf einem der beiden Federteller an ihren Enden gleitet. Ein durch den Reibungskoeffizienten zwischen Feder und Federteller begrenztes Restdrehmoment um die Federlängsachse bleibt jedoch bei derartigen Einstellungen erhalten und wird erst im Laufe der Zeit bei Regelbewegungen von Membran und Feder ausgeglichen. Durch diesen Ausgleich ändert sich jedoch die von der Feder ausgeübte Kraft und dadurch der Betrag des geregelten Druckes. Bei den bekannten Reglern mit zwei voneinander völlig getrennten Membranen spielt das auf die Membran übertragene Torsionsmoment um eine zur Membranfläche senkrechte Achse keine Rolle, weil es sich im wesentlichen nur auf die Sicherheitsmembran auswirkt, beim erfindungsgemäßeη Regler dagegen kann sich dieses Torsionsmoment als zusätzliche Belastung auf die Arbeitsmembran und damit auch auf deren Arbeitsverhalten etwas auswirken. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist daher zum Fernhalten von Torsionsspannungen von Sicherheits- und Regelmembran die Regelfeder leicht um ihre Längsachse drehbar gelagert. Das ist beispielsweise in der Weise verwirklicht, daß einer der Federteller, über die sich die Regelfeder abstützt, mittels eines Axialkugellagers drehbar ist. Bevorzugt ist dabei der dem Gehäusedeckel zugewandte Federteller gegenüber einer Stellschraubplatte drehbar gelagert, die in einem Deckelansatz schraubbar geführt ist. Auf diese Weise lassen sich mit sehr geringem Aufwand die geschilderten Auswirkungen sowohl auf die Belastung der Membran als auch hinsichtlich der Veränderung der Federkraft praktisch ausschalten. Dabei versteht es sich, daß die drehbare Lagerung des Federtellers

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auch dann Vortaile zeitigt, wenn sie bei einem bekannten Regler mit voneinander völlig getrennten Membranen
verwirklicht wird. Besondere Vorteile zeigt die drehbare Lagerung des Federtellers jedoch bei einem erfindungsgemäßen Druckregler.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Druckregler im Schnitt, und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße, einst ückige Doppelmembran.

Ein Reglergehäuse 1 weist an zwei einander gegenüberliegenden Seiten gleichachsige Anschlußflansche 2 und 3 auf, deren Dichtflächen 4 bzw. 5 zueinander parallel
sind. An den zulaufseitigen Anschlußflansch 3 schließt
eine Zulaufkammer 7 und an den ablaufseitigen Flansch 2 eine Ablaufkammer 6 an. Die beiden Kammern 6 und 7 sind durch ein Drosselventil 8 voneinander getrennt. Dazu
ist in die Kammerwandungen ein Ventilring 9 eingesetzt, dessen Achse senkrecht zur Symmetrieachse der Anschlußflansche 2 und 3 gerichtet ist. Der Ventilring 9 ist an einer Seite mit einer inneren Anfasung 10 versehen, die einen Ventilsitz bildet. An dieser Anfasung 10 kommt
eine elastische Sichtscheibe 11 bei geschlossenem Drosselventil 8 zur Anlage. Die Dichtscheibe 11 ist zwischen

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einem Flansch 12 und einem Flansch 13 eingespannt. Der Flansch 12 ist am Ende einer Stange 14 angebracht, deren Achse mit der Achse des Ventilringes 9 fluchtet und die in einem rohrförmig in die Ablaufkammer 6 ragenden Vorsprung 15 eines Deckels 16 geführt ist. Der Deckel 16 schließt die Kammer 6 nach außen ab; seine Rotationsachse fällt zusammen mit der Achse des Ventilringes 9. An der dem Deckel 16 gegenüberliegenden Seite ist eine in dem Ventilgehäuse vorgesehene Aussparung durch eine Membran 17 abgeschlossen. Der äußere Rand der Membran 17 ist zwischen einem Membrangehäuse 18 und dem Reglergehäuse 1 ringförmig dicht eingespannt. Der innere Rand der durchbohrten Membran ist zwischen zwei Flanschen 19 und 20 dicht eingespannt. Dabei ist der Flansch 19 einstückig mit einer Hülse 21, an deren anderem Ende der Flansch 13 vorgesehen ist. Der Flansch 20 ist einstückig an einem Ende einer Hülse 22 vorgesehen, an deren anderem Ende ein Flansch 23 angeformt ist. Die Hülsen 21 und 22 sind zueinander zentriert, und ihre Längsachsen fallen mit der Achse des Ventilringes 9 zusammen. An dem Flansch 23 liegt der innere Bereich einer Doppelmembran 40 an; die Doppelmembran umfaßt einen inneren, ringförmigen, verstärkten Bereich 41, der entlang seinem inneren Rand einen angeformten Wulst 42 aufweist. Der Wulst 42 liegt in einer in den Flansch 23 eingearbeiteten Ringnut. An den ringförmigen inneren Bereich 41 schließen radial nach außen ein Rege lmembranblatt 24 und ein Sicherheitsmembranblatt 25 an. An die beiden Membranblätter, die die Gestalt einer flachen, ringförmigen Scheibe aufweisen, schließt radial nach außen je ein verstärkter Klemmring 43 bzw. 44

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an, die entlang ihrem äußeren Umfang mit je einem an der einander abgewandten Seite angeformten Wulst 45 bzw. 46 versehen sind. Die Wulste 45 und 46 sind in entsprechende Nute des Membrandeckels 29 bzw. des Membrangehäuses 18 eingesetzt. Dabei weisen in montiertem Zustand die beiden Membranblätter 24 und 25 im äußeren Ringbereich einen Abstand zueinander auf und begrenzen eine ringförmige, im Querschnitt sichelförmige Kammer. In das Sicherheitsmembranblatt 25 ist im Bereich dieser im Querschnitt sichelförmigen Kammer ein Hohlniet 47 dicht eingesetzt, der mit einer durchgehenden Entluftungsbohrung 48 sehr geringen Durchmessers (z. B. 0,1 mm) versehen ist. Die Doppelmembran 40 ist in dem Bereich 41 durch einen Federteller 26 gegen den Flansch 23 gepreßt. In den Flansch 12 ist ein zentraler, durch die Hülsen 21 und 22 gesteckter Gewindestift 27 eingeschraubt, an dessen anderem Ende mittels einer selbstsichernden Mutter 28 der Federteller 26 gegen die Doppelmembran 40 und damit gegen den Flansch 23 gepreßt ist.

Das Membrangehäuse 18 erweitert sich von der Stelle, an d^r es die Membran 17 an ihrem äußeren Rand gegen das Reglergehäuse 1 verspannt, trichterförmig nach außen. An dem äußeren Rand dieses Trichters liegen die äußeren Ränder der beiden Membranen 24 und 25 an und werden durch einen mit dem Membrangehäuse 18 verscliraubten Membrandeckel 29 fixiert. Das Membrangehäuse 18 und der Membrandeckel 29 schließen zwischen sich eine Membrankammer 30 und eine Regelkammer 37 ein, die durch die beiden Membranen 24 und 25 voneinander getrennt sind.

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Der Membrandeckel 29 weist in seinem Zentrum einen rohrförmigen Ansatz 31 auf, der nach außen durch einen Schraubdeckel 32 verschlossen ist. Der Ansatz 31 ist mit einer Gewindebohrung versehen, in der eine Federgegenlagerplatte 33 schraubbar geführt ist. Eine Regelfeder 34-1 deren anderes Ende an dem Federteller 26 anliegt, stützt sich über einen Federteller 49 und ein Axialkugellager 50 gegen die Federgegenlagerplatte 33 ab. Der Federteller 4-9 ist durch das Axialkugellager gegenüber der Federgegenlagerplatte 33 leicht um die Federlängsachse verdrehbar. Durch Verschrauben der Federgegenlagerplatte 33 läßt sich die Kraft einstellen, mit der die Regelfeder 34· gegen den Federteller 26 drückt. Durch die leicht drehbare Lagerung des Federtellers 4-9 wird dabei vermieden, daß die Regelfeder 34-um ihre Längsachse tordiert ist und sich diese Torsion bei Arbeitsbewegungen ausgleicht, wodurch eine Änderung der Federkraft und damit eine Änderung des geregelten Druckes sich einstellen würde.

In der Kammer 6 ist ein WinkeIröhreheη 35 vorgesehen, dessen einer Schenkel etwa koaxial zum ablaufseitigen Anschlußflansch 2 ausgerichtet ist und dessen Ende in Ablaufrichtung weist. Das andere Ende des Winkelröhrchens 35 ist in eine Bohrung des Reglergehäuses 1 eingesetzt, an die eine Bohrung 36 im Membrangehäuse 18 anschließt. Durch die Bohrung 36 und das Winkelröhrchen 35 wird der ablaufseitige Druck in die Regelkammer 37 geleitet. Die Membran 17 trennt die Regelkammer 37 von der Zulaufkammer 7 ab. In der Membrankammer 30 herrscht normaler Außendruck.

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An den Membrandeckel 29 ist neben dem Ansatz 31 ein Anschlußstutzen 38 angeformt, der in eine Atmungsbohrung 39 übergeht, die durch den Membrandeckel 29 hindurchgeht bis zur Membrankammer 30. Durch die Atmungsbohrung 39 kann Luft bei Arbeitsbewegungen der Doppelmembran aus- und einströmen, wodurch in der Membrankammer 30 stets der atmosphärische Druck aufrechterhalten wird. An den Anschlußstutzen 38 kann eine Bntluftungsleitung angeschlossen sein, die ins Freie geführt ist.

Wird das dem Regler nachgeschaltete Brennerventil geöffnet, dann fällt der Druck in der Ablaufkammer 6 ab, und es fällt damit auch der Druck in der Regelkammer ab. Dadurch übersteigt die von der Regelfeder 34- auf die Doppelmembran 40 ausgeübte Kraft die von dem Druck in der Regelkammer 37 in entgegengesetzter Richtung ausgeübte Kraft, und es wird die Dichtscheibe 11 von der als Ventilsitz dienenden Anfasung 10 abgehoben, da sich zusammen mit der Doppelmembran 40 auch der Gewindestift 27, die Hülsen 22 und 21 sowie der mittlere Bereich der Membran 17 nach unten in Richtung auf den Deckel 16 bewegt. Die öffnungsbewegung erfolgt bis zu einem Punkt, an dem bei dem von dem nachgeschalteten Brenner aufgenommenen Gasdurchsatz in der Ablaufkammer 6 und der Regelkammer 37 ein solcher Druck herrscht, bei dem die von diesem Druck auf die Membran 24 ausgeübte Kraft gleich der Gegenkraft der Regelfeder 34 ist.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den

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Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können einzelne der Erfindungsmerkmale für sich oder zu mehreren kombiniert Anwendung finden. Es versteht sich vor allem auch, daß die leicht drehbare Lagerung des Federtellers auch unabhängig von der Ausbildung der Arbeitsund der Sicherheitsmembran verwendet werden kann, obwohl diese leicht drehbare Lagerung des Federtellers bei einer erfindungsgemäßen Doppelmembran besonders vorteilhaft ist.

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Claims

Patentansprüche

! 1.]Gasdruckregler, insbesondere für brennbare Gase, mit \ / einem Reglergehäuse mit einer Zulauf- und einer Ablaufkammer, die durch ein Drosselventil voneinander getrennt sind, dessen beweglicher Ventilteller mit einem feststehenden Ventilsitz zusammenwirkt und von einer Regelmembran bewegt wird, die einerseits durch eine einstellbare Regelfeder und andererseits durch einen zu regelnden Gasdruck belastet ist, mit einer zusätzlichen Sicherheitsmembran, die verhindert, daß bei einem Leck der Regelmembran brennbares Gas in unzulässig großer Menge ausströmt, wobei die Sicherheitsmembran mit einer Entlüftungsbohrung geringen Durchmessers und das Reglergehäuse mit einer Atmungsbohrung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmembran (24-) und die Sicherheitsmembran (25) gemeinsam mit einem zentralen Abschnitt (4-1) an dem beweglichen Ventilstößel (27) befestigt sind.
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelraembran (24) und die Sicherheitsmembran (25) auch an ihrem äußeren Rand gemeinsam, insbesondere unmittelbar aneinander anliegend, befestigt sind.
3. Regler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und die Sicherheitsmembran einstückig gefertigt sind, wobei ein zentraler Abschnitt (41), der an dem beweglichen Ventilstößel

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(27) befestigt ist, beiden Membranen (24 und 25) gemeinsam ist.
4. Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Abschnitt (41) einen angeformten Ringwulst (42) aufweist.
5· Regler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenring mindestens einer der beiden Membranen ein Ringwulst (45 bzw. 46) angeformt ist.
6. Regler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fernhalten von Torsionsspannungen von Sicherheits- und Regelmembran die Regelfeder (54) leicht um ihre Längsachse drehbar gelagert ist.
7* Regler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Federteller (26 oder 49), über die aich die Regelfeder (34) abstützt, mittels eines Axialkugellagers (50) drehbar ist.
8. Regler nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß der dem Gehäusedeckel (29) zugewandte Federteller (49) gegenüber einer Stellschraubplatte (33) drehbar gelagert ist, die in einem Deckelansatz (31) schraubbar geführt ist.

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