DE241663C - - Google Patents

Description

Sitten =

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JK* 241663-KLASSE 4 c. GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. Februar 1911 ab.

Um den bei einer Gasanlage in den Gaszuleitungen infolge der Reibung des Gases an den Rohrwandungen auftretenden, mit steigendem Gasverbrauch wachsenden · Druckverlust auszugleichen, hat man bekanntlich die in die Leitungen eingeschalteten Druckregler so eingerichtet, daß durch selbsttätige Mehrbelastung des Druckgliedes des Reglers bei steigendem Gasverbrauch ein Zuschußdruck in der Verbrauchsleitung dadurch gegeben wird, daß sich der Regler mehr öffnet.

Da der Druckverlust in den Leitungen nach den Lehren der Mechanik sich mit dem Quadrat der Durchflußrnenge ändert, müßte zur Erzielung einer genauen Regelung sich auch der Zuschußdruck stets in diesem Verhältnis ändern. Bei den bisher gebräuchlichen Druckreglern mit selbsttätiger Zuschußdruckgebung änderte man den Zuschußdruck dadurch, daß man die Bewegung der zur Änderung der Belastung des Druckgliedes dienenden Glieder, z. B. ein auf einem Belastungshebel rollendes Laufgewicht oder ein Uberlaufrohr zur Änderung der Wasserbelastung von der Bewegung des Druckgliedes abhängig machte und in ein bestimmtes Verhältnis zu der Bewegung des Druckgliedes brachte.

Wird bei einem Regler dieser Art der Durchgangsquerschnitt des mit dem Druckglied verbundenen Gasabsperrorgans so geändert, daß er sich im quadratischen Verhältnis zur Bewegung des Druckgliedes ändert, so ändert sich bei wechselndem Gasverbrauch auch der Zuschußdruck mit dem Quadrat des Durchgangsquerschnittes, wenn man die Belastungsglieder proportional zur Bewegung des Druckgliedes verstellt. Da jedoch die Durchflußmenge nicht nur von dem Durchgangsquerschnitt des Absperrorgans, sondern auch von dem Unterschied der Gasdrücke vor und hinter dem Regler abhängt, muß zur Erfüllung der Bedingung, daß sich der Zuschußdruck genau mit dem Quadrat der Durchflußmenge des Gases ändert, der Einfluß des Druckunterschiedes ausgeglichen werden.

Nach der Erfindung wird der Einfluß der Änderung des Druckunterschiedes auf das Verhältnis zwischen Zuschußdruck und Durchflußmenge dadurch ausgeglichen, daß sich bei gleichbleibendem Druckunterschied zwischen den Gasdrücken vor und hinter dem Regler der Gasdurchgangsquerschnitt des Absperrorgans im quadratischen Verhältnis zur Bewegung des Druckgliedes ändert und die durch dessen Bewegung gesteuerten Glieder . zur selbsttätigen Belastungsänderung durch ein oder mehrere zur Änderung ihres Übersetzungsverhältnisses dienende Zwischenstellglieder beeinflußt werden, deren Einstellung mittels eines oder mehrerer unter dem Druck vor und hinter dem Regler stehenden Hilfsdruckglieder unmittelbar oder mittelbar proportional zum Druckunterschied zwischen den beiden Gasdrücken erfolgt. Der Einfluß des Druckunterschiedes wird bei dieser Einriebtung des Reglers dadurch ausgeglichen, daß bei einer Änderung des Druckes hinter dem Regler die Belastungsglieder nicht nur proportional zur Bewegung des Druckgliedes, sondern auch zugleich durch die Verstellung

der Zwischenstellglieder proportional zum Druckunterschied verstellt werden. Infolge des Zusammenwirkens dieser beiden Verstellungen der Belastungsglieder wird bei einem Wechsel des Gasverbrauches die Mehrbelastung des Druckgliedes proportional dem Quadrat des Gasdurchgangsquerschnittes des Absperrorgans zuzüglich bzw. abzüglich der zum Ausgleich des Druckunterschiedes erforderlichen Belastung geändert, wodurch bei jedem Druckunterschied die Änderung des Zuschußdruckes im Quadrat zur Durchflußmenge gewährleistet ist.

Zur Einstellung der Zwischenstellglieder nach Maßgabe des Druckunterschiedes dient vorteilhaft eine nach Art einer Wage wirkende Vorrichtung, bei welcher ein schwingbar gelagerter Hebel auf einer Seite seines Drehpunktes durch ein unter dem Gasdruck vor dem Regler stehendes Hilfsdruckglied, auf der andern Seite durch ein unter dem Gasdruck hinter dem Regler beeinflußtes Hilfsdruckglied belastet und mit den Zwischenstellgliedern zwangläufig verbunden ist. Durch Belastung des Hebels mittels Gegengewichte o. dgl. kann bei dieser Einrichtung der Stellvorrichtung die Empfindlichkeit des Reglers leicht geändert und dieser dadurch verschieden hohen Betriebsdrücken angepaßt werden.

Die Bewegung der durch den Druckunterschied beeinflußten Stellvorrichtung wird vorteilhafterweise auf die zur Belastungsänderung dienenden Glieder mit Hilfe einer drehbar gelagerten, durch die Stellvorrichtung einstellbaren geraden Gleitbahn übertragen, gegen die ein mit dem Druckglied auf und ab bewegbarer und mit den zur Belastungsänderung dienenden Gliedern verbundener Gleitkörper ständig anliegt. Durch die Einstellung der geraden leicht herstellbaren Gleitbahn wird in sehr einfacher Weise erreicht, daß die zur Belastungsänderung dienenden Glieder bei jeder Größe des Druckunterschiedes proportional zur Bewegung des Druckgliedes verstellt werden.

Die Empfindlichkeit der Regelung kann bei Verwendung eines Druckreglers mit durch einen Überlauf geregelter Flüssigkeitsbelastung dadurch noch erhöht werden, daß die Einstellung der Zwischenstellglieder durch den Kolben eines von der Belastungsflüssigkeit durchströmten Flüssigkeitsdruckzylinders erfolgt, dessen Verteilungsorgane durch die von dem Druckunterschied beeinflußte Stellvorrichtung gesteuert werden. Durch die Ausnutzung der Belastungsflüssigkeit als Treibmittel für den Kolben des Druckzylinders ist die Einschaltung eines Relais zwischen Stellvorrichtung und Zwischenstellgliedem ohne Zuhilfenahme einer fremden Triebkraft ermöglicht. .

Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Druckreglers in senkrechtem Längsschnitt dargestellt.

Das Gehäuse 1 des dargestellten Reglers ist in bekannter Weise mit zwei durch eine Scheidewand2 voneinander getrennten Stutzen 3 und 4 versehen, von denen der eine an die Gaszuführungsleitung 5 und der andere an die zum Stadtrohrnetz führende Leitung 6 angeschlossen ist. Die Öffnungen 7, 8 der Scheidewand 2 können durch ein Doppelsitzventil mit zwei Ventilkegeln 9, 10 verschlossen werden. Das Ventil ist durch eine Stange 11 an dem als Schwimmerglocke ausgebildeten Druckglied

12 des Reglers aufgehängt. Der Raum unter der Schwimmerglocke steht durch die Öffnung

13 mit dem Stutzen 4 in ständiger Verbindung.

Die Glocke 12 wird bei der erstmaligen Einstellung durch aufgelegte Gewichtsscheiben 14 belastet. Die Mehrbelastung der Glocke zum Hervorrufen des Zuschußdruckes erfolgt in bekannter Weise durch Wasser, welches ständig durch die Leitung 15 in die als Wassertasse 16 ausgebildete Glockendecke strömt und durch ein in einer unteren Verlängerung 17 der Tasse 16 angeordnetes Rohr 18 in den oberen Teil des Gehäuses ι fließt, aus dem es durch eine Leitung 19 abgeführt wird. Über dem Ausflußrohr 18 ist ein Überlauf rohr 20 heb- und senkbar angeordnet, durch dessen Verstellung die Belastungswassermenge in der Tasse 16 geändert wird.

Das Überlaufrohr 20 ist durch eine Stange

21 gelenkig mit dem einen Ende eines Doppel-, hebeis 22 verbunden, der an seinem anderen Ende ein Belastungsgewicht 23 trägt und auf einem Schneidenlager 24 schwingbar ruht, welches an einer in der Verlängerung der Ventilstange 11 liegenden Führungsstange 25 der Glocke 12 befestigt ist. Der Doppelhebel

22 ist mit einem aufrechten, nahe bei dem Drehpunkt angebrachten Arm 26 versehen, der eine Rolle 27 trägt, mit der er sich unter der Wirkung des Gewichtes 23 ständig gegen einen mit einer geraden Gleitbahn 28 versehenen Hebel 29 anlegt. Dieser Hebel ist um einen Zapfen 30 eines festen Lagers 31 drehbar und in Winkelstellung mit einem Arm 32 versehen, der ein Belastungsgewicht 33 trägt, das den Hebel 29 im Sinne des Uhrzeigers zu drehen sucht.

Die Verstellung des Hebels 29 erfolgt durch eine mittels eines Armes 34 am Gehäuse 1 angebrachte, nach Art einer Wage wirkende Stellvorrichtung. In dem Gehäuse 35 der Vorrichtung sind durch eine Scheidewand 36 zwei Räume 37 und 38 abgeteilt, die an einer Seite durch je eine Membran 39 bzw. 40 abgeschlossen sind. Der Raum 37 steht durch eine Leitung 41 mit dem Stutzen 3 und der Raum

38 durch eine Leitung 42 mit dem Stutzen 4 in Verbindung. Am oberen Teil des Gehäuses 35 ist um den Zapfen 43 ein Hebel 44 drehbar gelagert, der mit zwei nach unten gerichteten Armen 45 und 46 versehen ist, von denen sich der eine Arm gegen die Membran 39 und der andere gegen die Membran 40 abstützt.

Am Hebel 44 ist ferner auf der Seite des Armes 45 eine bei Mittelstellung des Hebels wagerechte Laufbahn 47 für ein Laufgewicht 48 zur Einstellung der Gleichgewichtslage des Hebels 44 und zweckmäßig auf der Seite des Armes 46 ein mit einem Gewicht 49 belasteter kurzer Arm vorgesehen. An dem Laufgewicht 48 greift eine Gelenkstange 50 an, die mit einer Kurbelstange 51 des Kolbens 52 eines Druckwasserzylinders 53_ verbunden ist.

Der Zylinder 53 wird von einem am Gehäuse 35 befestigten Arm 54 getragen und ist zweckmäßig über der Wassertasse 16 angeordnet. Als Druckwasser wird das unter einem geringen tiberdruck stehende Belastungswasser der Reglerglocke 12 verwendet, indem es durch eine Leitung 55 dem Zylinder an einem Ende zugeführt wird und durch eine von einem Ventil 56 gesteuerte Öffnung 57 aus dem Zylinder austreten kann. An diese Öffnung ist die Leitung 15 zur Zuführung des Wassers zur Wassertasse 16 angeschlossen.

Die Stange 58 des Ventils 56 ist an dem Hebel 44 .angelenkt, so daß sich das Ventil bei dessen Drehung öffnet und schließt.

Durch eine in die Druckwasserzuleitung 55 eingeschaltete Kaliberscheibe 59 und die Öffnung des Ventils 56 werden die Eintritts- und Austrittsquerschnitte für das Druckwasser so eingestellt, daß bei der Mittelstellung des Hebels 44 ebensoviel Wasser in den Druckzylinder 53 eintritt wie aus diesem austritt und daher der Kolben 52 in der Ruhelage bleibt. Die Kurbelstange 51 ist durch den Zapfen 60 mit dem unteren Ende des Hebels 29 gelenkig verbunden. Der Druck im Zylinder 53 entspricht bei der Ruhelage des Ventils. 56 ungefähr der Summe der Gewichte 23 und 33.

Das Laufgewicht 48 ist so schwer bemessen bzw. auf seiner Laufbahn 47 so eingestellt, daß diese in die wagerechte Lage kommt, bei welcher die dem Druckzylinder 53 zugeführte Wassermenge der aus diesem austretenden Wassermenge entspricht.

Die Mäntel der Verschlußkegel 19 des Doppelsitzventils sind so profiliert, daß der Durchgangsquerschnitt für das Gas an den Öffnungen 7 und 8 beim Sinken der Reglerglocke 12 mit dem Quadrat wächst und bei der Aufwärtsbewegung der Glocke mit dem Quadrat abnimmt. Die Ventilkegel erhalten dadurch die aus der Zeichnung ersichtliche eigentümliehe Form.

Nimmt die Reglerglocke 12 die in der Zeichnung dargestellte Lage ein, bei welcher sich die Einstellvorrichtung 39,40,44 im Gleichge\vicht befindet, so durchströmt das durch die Leitung 55 zugeführte Belastungswasser den Druckzylinder 53, fließt durch die Leitung 15 in die Wassertasse 16 und durch das Überlaufrohr 20, das Rohr 18 und die Leitung 19 ab. Durch das Überlaufrohr 20 wird hierbei ein bestimmter Flüssigkeitsstand in der Wassertasse 16 aufrechterhalten, der zu dem Durchgangsquerschnitt an den Öffnungen 7 und 8 in einem solchen Verhältnis steht, daß der Druckverlust in den Rohrleitungen hinter dem Regler durch den durch die Wasserbelastung der Glocke 12 gegebenen Zuschußdruck ausgeglichen ist. <

Steigt nun z. B. der Gasverbrauch im Rohrnetz, so sinkt der Stadtdruck im Stutzen 4 und demnach einerseits im Raum 38 unter der Membran 40 der Stellvorrichtung, anderseits in dem Raum unter der Glocke 12.

Hierdurch wird unter der Wirkung der Membran 39 der Hebel 44 im Sinne des Uhrzeigers um seinen Zapfen 43 gedreht, so daß sich das Ventil 56 etwas mehr öffnet. Es kann dann durch die Öffnung 57 eine größere Wassermenge aus dem Zylinder 53 austreten als ihm durch die Kaliberscheibe 59 zufließt. Die hierdurch hervorgerufene Druckabnahme im Zylinder 53 hat zur Folge, daß die Wirkung der Gewichte 23 und 33 überwiegt und infolgedessen der Kolben 52 nach links gedrückt wird. Einerseits wird hierdurch der Hebel 29 im Sinne des Uhrzeigers um seinen Zapfen 30 gedreht, anderseits durch die Gelenkstange 50 das Laufgewicht 48 auf seiner Bahn 47 nach links verschoben. Der Hebelarm, an dem das Laufgewicht 48 angreift, wird somit größer, so daß sich der Hebel 44 zurückdreht, bis er wieder in seine Mittellage zurückgekommen ist, wenn das durch das Gewicht 48 und dessen Entfernung vom Drehzapfen 43 gebildete Moment einen Ausgleich der einseitigen Belastung herbeigeführt hat.

Das Ventil 56 hat sich bei dieser Rückbewegung des Hebels 44 der Öffnung 57 genähert, so daß der Druck im Zylinder 53 wieder wächst, bis er den Gewichten 23 und 33 das Gleichgewicht hält. Der Kolben 52 ist dadurch stillgesetzt und der Hebel 29 in seiner neuen Lage festgestellt, während sich die Stellvorrichtung 39, 40, 44 wieder im Gleichgewicht befindet.

Durch das Sinken der Glocke 12 wird das Überlaufrohr 20 proportional zur Bewegung der Glocke angehoben, da die Rolle 27 des Hebels 22 auf der geraden Gleitbahn 28 läuft, die im Winkel zur Bewegungsrichtung der Reglerglocke 12 steht, so daß ihre wagerechte Entfernung von der Glockenachse nach unten allmählich wächst. Der Hebel 22 dreht sich

hierbei unter der Wirkung des Gewichtes 23 in seinem Schneidenlager 24.

Die den Zuschußdruck bestimmende AVasserbelastung der Glocke 12 wird hierdurch proportional zu dem im Quadrat zunehmenden Durchgangsquerschnitt der Öffnungen 7, 8 vergrößert. Denn bei kleinen Neigungswinkeln der Gleitbahn 28 gegen die Vertikale ist der Faktor, welcher das Verhältnis zwischen der Be\vegung der Glocke und des Überlaufrohres darstellt, proportional der Tangente des Neigungswinkels. Da jedoch durch die Zunahme des Druckes im Stutzen 4 die Durchflußmenge im Verhältnis zum Durchgangsquerschnitt kleiner geworden ist, würde die Durchflußmenge nicht mehr im quadratischen Verhältnis zum Zuschußdruck stehen.

Zur Herstellung" dieses Verhältnisses muß daher der Durchgangsquerschnitt noch entsprechend der Änderung" des Druckunterschiedes vergrößert werden. Dies geschieht durch die gleichzeitige Drehung des Hebels 29 entsprechend der Änderung des Druckunterschiedes. Durch die Drehung" des Hebels 29 in seine neue · Lage wird das Überlaufrohr 20 noch um ein dieser Drehung entsprechendes Maß gehoben, da die gegen die Gleitbahn 28 des Hebels 29 anliegende Rolle 27 der Bewegung der Gleitbahn folgt. Der Zuschußdruck nimmt hierdurch noch weiter um ein der Änderung des Druckunterschiedes entsprechendes Maß zu, und der Durchgangsquerschnitt der Öffnungen 7, 8 wird demgemäß um so viel vergrößert, daß die Durchflußmenge genau im quadratischen Verhältnis zum Zuschußdruck steht.

Steigt infolge geringeren Gasverbrauches der Stadtdruck im Stutzen 4, so wird durch das Anheben der Membran 40 der Hebel 44 entgegengesetzt zum Sinne des Uhrzeigers gedreht und das Ventil 56 weiter geschlossen, wodurch sich der Druck im Zylinder 53 erhöht und der Kolben nach rechts getrieben wird. Ist durch die Verschiebung des Laufgewichtes 48 dessen Moment kleiner als der Druck der Membran 39 geworden, so wird der Hebel 44 zurückgedreht und das Ventil 56 weiter geöffnet, bis bei einer bestimmten Lage des Ventils die Bewegung des Kolbens 52 aufhört.

Durch die gerade Ausbildung der Gleitbahn 28 ist auch in ihrer neuen Stellung gewährleistet, daß sich bei der durch die Steuerung des Stadtdruckes hervorgerufenen Aufwärtsbewegung· der Glocke 12 das Überlauf rohr 20 proportional mit der Glocke senkt und demnach der Zuschußdruck im quadratischen Verhältnis zu dem Durchgangsquerschnitt der Öffnungen 7, 8 ändert.

Da ferner die Gleitbahn 28 durch die Ver-Schiebung des Kolbens 52 mehr parallel zur Achse der Reglerglocke 12 gestellt ist, wird das Überlauf rohr 20 nach Maßgabe des Druckunterschiedes zwischen Vor- und Stadtdruck tiefer in die Wassertasse 16 gesenkt. Dementsprechend wird der Zuschußdruck und der Gasdurchgangsquerschnitt der Öffnungen 7, 8 verkleinert, wodurch der Einfluß des Drdckunterschiedes auf das Verhältnis zwischen Zuschußdruck und Durchflußmenge wieder ausgeglichen ist. '

Die Bedingung, daß bei sich änderndem Vordruck der Zuschußdruck unverändert bleibt, ist bei dem Regler ebenfalls erfüllt.

Bei steigendem Vordruck . im Stutzen 3 macht die Glocke 12 eine Aufwärtsbewegung", so daß sich das Überlaufrohr 20 infolge der Schrägstellung der Gleitbahn 28 in die Tasse 16 senken und demnach die Wasserbelastung verkleinern würde. Dadurch jedoch, daß gleichzeitig die Membran 39 gehoben, der Kolben 52 nach links verschoben und der Hebel 29 im Sinne des Uhrzeigers entsprechend der Steigerung des Vordruckes gedreht wird, führt die Rolle 27 des Hebels 22 bei der Aufwärtsbewegung der Glocke 12 eine zur Glockenachse parallele Bewegung aus, so daß die gegenseitige Lage des Überlaufrohres 20 und der Glocke 12 und somit der Zuschußdruck unverändert bleibt.

Ebenso ändert sich der Zuschußdruck bei sinkendem Vordruck nicht, in welchem Falle der Hebel 44 durch das Laufgewicht 48 gedreht wird, so daß der Kolben 52 sich nach rechts bewegt und sich die Gleitbahn 28 der Glockenachse nähert, da zwar das Überlaufrohr 20 durch das Sinken der Glocke 12 gehoben, jedoch durch die Drehung des Hebels 29 um ebensoviel gesenkt wird.

An die Stelle der Schwimmerglocke 12 kann natürlich eine Membran oder ein anderes xoo Druckglied und an Stelle des Ventils 9, 10 ein anderes durch das Druckglied unmittelbar oder mittelbar bewegtes Absperrorgan treten.

Die durch den Druckunterschied beeinflußte Stellvorrichtung kann beliebig viele Druckglieder erhalten und unmittelbar mit dem zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Belastungsglieder dienenden Stellglied verbunden sein. Die Bauart des Relais und sein Treibmittel ist beliebig. Auch kann an Stelle uo der verstellbaren Gleitbahn zur Änderung des Übersetzungsverhältnisses der Belastungsglieder in bekannter Weise eine Kulisse verwendet werden.

Claims (5)

1. Patent-An Sprüche:

   i. Gasdruckregler mit selbsttätiger Änderung der Belastung des Druckgliedes, dadurch gekennzeichnet, daß sich bei gleichbleibendem Druckunterschied zwischen den Gasdrücken vor und hinter dem

   Regler der Gasdurchgangsquerschnitt des Absperrorgans (9, 10) im quadratischen Verhältnis zur Bewegung des Druckgliedes (12) ändert und die durch dessen Bewegung gesteuerten Glieder (20) zur selbsttätigen Belastungsänderung durch ein oder mehrere zur Änderung ihres Übersetzungsverhältnisses dienende Zwischenstellglieder (28) beeinflußt werden, deren Einstellung mittels . eines oder mehrerer unter dem Druck vor und hinter dem Regler stehenden Hilfsdruckglieder (39,40) unmittelbar oder mittelbar proportional zum Druckunterschied zwischen den beiden Gasdrücken erfolgt.
2. 2. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Zwischenstellglieder (28) eine nach Art einer Wage wirkende Vorrichtung dient, bei welcher ein schwingbar gelagerter Hebel auf einer Seite seines Drehpunktes (43) durch ein unter dem Gasdruck vor dem Regler stehendes Hilfsdruckglied (39), auf der andern Seite durch ein unter dem Gasdruck hinter dem Regler beeinflußtes Hilfsdruckglied (40) belastet und mit den Zwischenstellgliedern zwangläufig verbunden ist.
3. 3. Gasdruckregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der durch den Druckunterschied beeinflußten Stellvorrichtung (39, 40) auf die Belastungsglieder (20) mit Hilfe einer drehbar gelagerten, durch die Stellvorrichtung winklig zur Bewegungsrichtung des Druckgliedes (12) einstellbaren geraden Gleitbahn (28) übertragen wird, gegen die ein mit dem Druckglied (12) auf und ab bewegbarer und mit den Belastungsgliedern (20) verbundener Gleitkörper (27) ständig anliegt.
4. 4. Gasdruckregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,- daß die Einstellung der Zwischenstellglieder (28) durch den Kolben (52) eines von der Belastungsflüssigkeit des Druckgliedes (12) durchströmten Flüssigkeitsdruckzylinders (53) erfolgt, dessen Verteilungsorgane (56) durch die von dem Druckunterschied beeinflußte Stellvorrichtung (39,40) gesteuert werden.
5. 5. Gasdruckregler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem durch den Druckunterschied beeinflußten Hebel (44) der Stellvorrichtung (39, 40) verbundenen Verteilungsorgane (56) des Druckflüssigkeitszylinders (53) bei der Einstellung der Zwischenstellglieder (28) durch die Verschiebung eines Laufgewichtes (48) auf eine am Hebel (44) angebrachte Laufbahn (47) in ihre Ruhelage zurückgebracht werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.