DE2837758C2 - Gasdruckregler - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Gasdruckregler zum Regeln des Druckes strömenden Gases, insbesondere für die Zuleitung zu einem Gasbrenner einer Feuerungsanlage, mit einem Steuerglied, das in Abhängigkeit der Abweichung des Ist-Druckes von einem SOLL-Druck ein Drosselorgan verstellt, das die Gestalt einer flachen Kugelkalotte.aufweist, die um eine Achse schwenkbar ist

Ein derartiger Regler ist durch die Entgegenhaltung (2), die DE-PS 4 61 964 bekannt. Das Drosselorgan weist die Gestalt eines Zylinderabschnittes oder einer Kugelkalotte auf und ist am Ende eines Stabes befestigt, dessen anderes Ende über eine eingespannte Blattfeder gelagert ist. Je nach Position deckt das Drosselorgan die Mündungen von Zu- oder Abströmbohrungen mehr oder weniger ab. Das Drosselorgan liegt nicht völlig auf, um Reibungsfreiheit zu erzielen.

Es ist auch ein membrangesteuerter Gasdruckregler bekannt, (DE-PS 10 88 306), dessen Membran über eine Stange eine Kugelkalotte trägt, die mit einem Ventilsitz einen ringförmigen Spalt bildet bzw. bei Anlage am Sitz s den Durchgang verschließt Dabei ist jedoch das Drosselorgan nicht schwenkbar und in Richtung seiner Rotationssymmetrieachse bewegbar, wogegen das Drosselorgan bei dem zuvor erläuterten bekannten Regler quer zu seiner Rotationssymmeti ieachse ίο schwenkbar gelagert ist Schließlich ist auch ein Drehschieber bekannt (DE-PS 31 221), der ein zylinderabschnittförmiges Drosselorgan aufweist, das exzentrisch gelagert ist und in der Schließstellung an einem entsprechenden zylindrischen Gegensitz anliegt, von dem es durch Drehung abhebbar ist Diese Anordnung eignet sich jedoch nicht für einen Regler, dessen Steuerglied eine geradlinige Bewegung erzeugt wie beispielsweise eine Membran.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird darin

gesehen, einen Gasdruckregler der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß er einerseits nur einen geringen Diuckunterschied zwischen Zulaufdruck und Ablaufdruck über den Regelbereich hinweg benötigt und bei dem andererseits die von dem Drosselorgan auf das Steuerglied zurückwirkende Kraft möglichst gering ist wobei das Steuerglied eine geradlinige Bewegung erzeugt die in möglichst einfacher Weise die Schwenkbewegung des Drosselorganes ergeben soll. Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Gasdruckregler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Kugelkalotte in der einen Endstellung auf einen entsprechend geformten, ringförmigen Ventilsitz zur Anlage kommt, daß die Schwenkachse der Kugelkalotte gegenüber der Achse des Ventilsitzes so versetzt ist, daß in der anderen, offenen Endstellung der Kugelkalotte sich deren Schwenkachse auf der Kugelkalotte gegenüberliegenden Seite der Achse des Ventilsitzes befindet und daß das Steuerglied an einem Ansatz eines Stabes angreift der an einem Ende die Ku^ jikalotte trägt und der andererseits um die Schwenkachse drehbar ist

Der erfindungsgemäße Gasdruckregler ist technisch fortschrittlich, weil er gegenüber allen bekannten Gasdruckreglern Vorteile schon allein dadurch bietet, daß er als einziger die Erfindungsaufgabe löst und durch die Schaffung eines neuen Gasdruckreglers die Technik bereichert Bei den bekannten Geräten ist entweder ein Drehantrieb erforderlich, der an der Achse angreift, wogegen im allgemeinen eine durch eine Membran erzeugte geradlinige Antriebsquelle vorhanden ist oder

so es ist nicht möglich, ein eine geradlinige Bewegung erzeugendes Steuerglied zweckmäßig angreifen zu lassen.

Durch die Kombination von Kugelkalotte, und ringförmigem Ventilsitz sowie den Versatz (a) der Schwenkachse der Kugelkalotte gegenüber der Achse des Ventilsitzes wird erreicht, daß zwar die Kugelkalotte in der einen Endstellung auf dem Ventilsitz diesen gegebenenfalls dicht abschließend aufsitzen kann, daß aber dennoch die Kugelkalotte seitlich wegbewegbar ist, ohne an dem Ventilsitz zu »kleben«, weil diese Bewegung eine wenn auch kleine Komponente senkrecht zur Ventilsitzebene aufweist. Dadurch hebt die Kugelkalotte sogleich bei Beginn der Öffnungsbewegung vom Ventilsitz ab und kann dann praktisch reibungsfrei weiterbewegt werden, weil die Reibung der Schwenkachsenlagerung vernachlässigbar ist. Diese Anordnung hat daher nicht nur den Vorteil, daß der Regler auch ein vollständiges Verschließen des Gas-

durchflusses gestattet, sondern daß auch in der Schließstellung die vom Gas auf die Kugelkalotte ausgeübte Kraft keine Rückwirkung auf das Steuerglied ausübt, die die Kugelkalotte verstellt, weil nämlich diese Kraft nahezu vollständig von der Schwenkachsenlagerung aufgenommen wird und nur eine sehr kleine Komponente sich noch auswirken kann. Schließlich ist auch noch von Vorteil, daß in der Offenstellung die Kugelkalotte mit ihrer Ebene etwa parallel zur Gasdurchflußrichtung außerhalb des freien Gasdurchströmquerschnittes liegt, wodurch ein Freifluß-Regler geschaffen ist

Schließlich ist noch dadurch, daß das Steuerglied an einem Ansatz eines Stabes angreift, der an einem Ende die Kugelkalotte trägt und der andererseits um die Schwenkachse drehbar ist, der Vorteil erzielt, daß dabei die Bewegung des Steuergliedes übersetzt wird, also das Steuerglied eine kleinere Bewegung ausführt als die Kugelkalotte.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung fallen die Achse (Symmetrieachse) des Ventilsitzes und die Achse der Zuströmöffnung und gegebenenfalls auch die der Abströmöffnung für das Gas zusammen und es befindet sich das Steuerglied auf derselben Seite der Achse des Ventilsitzes wie die Schwenkachse der Kugelkalotte. Die Schwenkachse der Kugelkalotte steht einerseits senkrecht zur Achse des Ventilsitzes, ist aber zu dieser seitlich versetzt und verläuft daher zu ihr tangential. Dabei befindet sich bei dieser Ausbildung der Erfindung das Steuerglied auf der gleichen Seite der Ventilsitzachse wie die Schwenkachse, die bevorzugt zu der Bewegung des Steuergliedes senkrecht steht, dessen Bewegungsrichtung zur Ventilsitzachse radial verläuft

Als Steuerglied ist bevorzugt in an sich bekannter Weise eine Membran verwendet die über eine Stange mit dem Stab verbunden ist. Dabei ist die Stange in einer Geradführung geführt die zur Membranebene senkrecht verläuft und ist mit dem Stab querbeweglich verbunden, um die Querkomponente der Schwenkbewegung des Stabes ausgleichen zu können. Bevorzugt ist zu diesem Ende das Ende der Stange mit einem Querschlitz versehen, in den ein Stift eingreift, der achsparallel zur Schwenkachse des Stabes an dem Ansatz der Stabes befestigt ist Um kein Quermoment · auf die Schwenklagerung des Stabes auszuüben, ist bevorzugt das Ende der Stange gabelförmig ausgebildet und übergreift mit den beiden Gabelzinken den Ansatz, wobei der in den Ansatz eingesetzte Querstift in Querschlitze der beiden Zinken eingreift.

Als Geradführung ist bevorzugt eine Bohrung im Gehäuse mit darin beweglichen, an der Stange befestigten Kolben vorgesehen. Dabei kann in weiterer Ausbildung der Kolben noch als Dämpfungsglied ausgebildet sein, um Schingungen der Anordnung entgegenzuwirken.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles in Zusammenhang mit den Ansprüchen.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer Gasdruckregler im Schnitt in vereinfachter und schematisierter Darstellung unter Weglassung für das Verständnis der Erfindung nicht notwendiger Teil gezeigt.

Der in der Zeichnung dargestellte Regler umfaßt ein Steuergehäuse 1 und ein Regelgehäuse 2. Das Regelgehäuse 2 weist ';ine durchgehende, in ihrem Verlauf allerdings unterschiedliche Durchmesser aufweisende Bohrung 3 auf und ist an ihren beiden Enden mit nicht näher bezeichneten Anschlußmöglichkeiten für den Anschluß an andere Geräte bzw. den Anschluß an ein Gasrohr versehen. Der GasdurchfluD erfolgt in Richtung eines Pfeiles 4. Ein mittlerer Bereich 5 der Bohrung 3 ist im Querschnitt vergrößert An ihn grenzt ein im Durchmesser verminderter Zulauf 6 der Bohrung 3 an. Zwischen dem Bereich 5 und dem Zulauf 6 ist ein Ventilsitz 7 eingearbeitet, der die Gestalt eines

ίο Kegelmantelabschnittes oder Kugelringabschnittes aufweist, dessen Mittelpunkt auf der Achse der Bohrung 3 bzw. des Zulaufes 6 liegt Diese Achse ist auch eine Symmetrieachse des Ventilsitzes 7.
Das Steuergehäuse 1 ist in nicht näher dargestellter Weise an dem Regelgehäuse 2 seitlich zentriert angebracht Zur Abdichtung dient ein zwischengelegter O-Ring 8.

Das Regelgehäuse 2 besteht aus zwei Gehäusehälften, einem Gehäuseunterteil 9 und einem Gehäuseoberteil 10, die jeweils einen Flansch 11 bzw. 12 aufweisen, die durch Schrauben 13 aneinandergepreßt sind. Zwischen die beiden Flansche 11 und 12 sind eine Membran 15 und eine Sicherheitsmembran 14 mit ihren äußeren, verdichten Rändern dicht eingespannt Der ebenfalls verdichte innere Rand der Membran 15 ist zwischen die Stirnseite einer Zylinderkappe 16 und einen Teller 17 dicht eingespannt Die Sicherheitsmembran 14 liegt an der gegenüberliegenden Seite des Tellers 17 an und ist im Zentrum mit einem kappenförmigen Ansatz 18 versehen. An der gegenüberliegenden Seite der Sicherheitsmembran 14 liegt ein Federteller 19 an, durch dessen zentrale Aussparung der Ansatz 18 hindurchragt und an dem eine Regelfeder 20 anliegt, die andererseits an einem Federteller 21 anliegt, der unverdrehbar aber axial verschiebbar in einem an das Gehäuseoberteil 10 angeformten Hohizylinder 22 untergebracht ist. Der Federteller 21 ist mit einer zentralen Gewindebohrung versehen, in die eine Schraubspindel 23 eingedreht ist, die ihrerseits axial unverschiebbar aber drehbar in einer Abdeckkappe 24 mittels eines O-Ringes 25 gedichtet eingesetzt ist. Die Abdeckkappe 24 ist auf den Hohlzylinder 22 aufgeschraubt und abgedichtet. Das freie Ende der Schraubspindel 23 ist zugänglich und verdrehbar, wodurch der Federteller 21 verschoben und dadurch die Vorspannkraft verändert, uie die Regelfeder 20 erzeugt und auf die beiden Membranen und die mit ihnen verbundenen Teile ausübt. Das freie Ende der Schraubspindel 23 ist durch eine Schutzkappe 26 nach der Einstellung abgedeckt.

so An der Zylinderkappe 16 und dem mit ihr verbundenen Teller 17 ist eine Stange 27 starr befestigt, die durch eine Bohrung in der Wandung des Regelgehäuses 2 hindurchgeführt ist. In dieser als Stufenbohrung ausgebildeten Bohrung befindet sich auch ein kleiner Kolben 28, der die Stange 27 führ i. An dem freien Ende der Stange 27 ist dirse gabelförmig ausgebildet und es ist in die beiden einen lichten Abstand zueinander aufweisenden Zinken dieser Gabe! ein etwa parallel ι λ Richtung des Pfeiles 4 verlaufendes Langloch 79 eingearbeitet. In die beiden miteinander fluchtenden Langlöcher 29 greift ein Stift 30 ein, dessen Durchmesser geringfügig kleiner ist als .Jie Breite der Langlöcher 29. Der Stift 30 ist an einem Ansatz 31 befestigt, der zwischen die beiden Zinken des Endes der Stange 27 ragt und in dem der Stift 30 fest eingesetzt ist Der Ansatz 31 ist an einen Stab 32 angeformt, der um eine im Regelgehäuse 2 befestigte Achse 33 schwenkbar ist Die Achse 33 verläuft tangential zur Symmetrieachse

des Ventilsitzes 7, weist also zu dieser einen kleinen Abstand a auf. Die Schwenkachse 33 befindet sich auf der dem Steuergehäuse 1 zugewandten Seite der Symmetrieachse des Ventilsitzes 7, die in der Zeichnung mit 34 bezeichnet ist. Die Achse der Stange 27 fällt mit der Symmetrieachse des Steuergehäuses 1 zusammen und verläuft radial zur Symmetrieachse 34. An dem der Schwenkachse 33 abgewandten Ende des Stabes 32 ist eine Kugelkalotte 35 befestigt, die in der dargestellten Schließlage der Anordnung an dem Ventilsitz 7 dicht oder annähernd dicht anliegt.

In der seither beschriebenen Ausführung kann die Anordnung als Ventil dienen, das dann geschlossen ist, wenn ein Hilfsdruck auf die der Regelfeder 20 abgewandte Seite der Membran 15 einwirkt. Fehlt dieser Druck, dann öffnet die Regelfeder 20 das Ventil, indem sie die Stange 27 verschiebt, wodurch diese über den Stift 30 den Stab 32 und mit diesem die Kugelkalotte 35 versc'nwenkt, bis sich diese in der voiiig geöffneten Lage (nach einem Verschwenken um etwa 90°) in dem dem Steilergehäuse 1 gegenüberliegenden Randbereich des Bereiches 5 der Bohrung 3 befindet. In dieser Lage ist der Querschnitt, abgesehen von dem unteren Ende der Stange 27, dem Stab 32 und der die Achse 33 bildenden Welle, völlig frei für den Gasdurchtritt.

Zum Einsatz als Regler ist in den ablaufseiligen, an den Bereich 5 anschließenden Teil der Bohrung 3 eine Querbohrung 36 eingearbeitet, die mit einer sehr kleinen Öffnung in die Bohrung 3 mündet und die andererseits in die von dem Gehäuseunterteil 9 und der Membran 15 begrenzte Kammer führt. In dieser Kammer baut sich daher ein Druck auf, der dem Druck an der Ablaufseite des Reglers gleich ist bzw. ihm bei Änderungen langsam folgt (infoige des geringen Querschnittes der Mündung der Querbohrung 36 in die Bohrung 3). Durch Einstellung der Vorspannkraft der Regelfeder 20 wird der gewünschte Druckwert bei einem vorgegebenen Durchsatz eingestellt. Änderungen werden vom Regler durch ein Verschwenken der Kugelkalotte 35 in Schließ- oder Öffnungsrichtung ausgeglichen.

Durch die Wahl des Abstandes a der Schwenkachse 33 von der Symmetrieachse 34 bzw. der Schwenkachse 33 vom Mittelpunkt der Kugelkalotte wird erreicht, daß zwar einerseits in der einen Endlage die Kugelkalotte 35 auf dem Ventilsitz 7 dicht anliegt, daß aber andererseits bei der Öffnungsbewegung sich die Kugelkalotte 35 sogleich vom Ventilsitz 7 abhebt, weil eine Bewegungskomponente in Richtung des Pfeiles 4 wegen des Achsversatzes a auftritt. Bei der Verschwenkung der Kugelkalotte beschreibt deren Kugelmittelpunkt einen Kreisbogen um die Schwenkachse 33 mit dem Radius a.

Es können unterschiedliche Gestaltungen von Ventilsitz 7 und Kugelkalotte 35 Verwendung finden. Vorausetzung ist lediglich, daß die Anordnung so getroffen ist, daß in der einen Endlage ein dichtes oder nahezu dichtes Abschließen erreicht ist und das Drosselorgan in Gestalt der Kugelkalotte 35 in der anderen Endlage aus dem Strömungsquerschnitt entfernt ist.

Der Ventilsitz kann konturengleich mit dem an ihm zur Anlage kommenden Bereich der Kugelkalotte sein.

ίο Bevorzugt ist jedoch der Krümmungsradius der Vcntilsitzfläche größer und damit deren Krümmung schwächer als der Krümmungsradius der Kugelkalotte bzw. als deren Krümmung. Im allgemeinen genügt es jedoch, wenn der Ventilsitz kegelförmig ist und eine etwa linienförmige Berührung zwischen der Kugelkalotte und dem Kegelsitz in der Schließstellung erreicht wird. Um ein zuverlässiges Schließen auch bei nicht vermeidlichen Fertigungstoleranzen zu gewährleisten, kann die Kugeikaiottenoberfiache oder auch die Ventilsitzfläche mit einem zumindest geringfügig elastischen Material bedeckt sein, beispielsweise einem eine geringe Reibung aufweisenden Kunststoff.

Der Ventilsitz befindet sich vorzugsweise zwischen Zuströmöffnung und Gehäusemittelteil. Dadurch ist erreicht, daß das Gas im Gehäusemittelteil den Abströmdruck aufweist.

Um ein mögliches und unerwünschtes Spiel zwischen den Ldriglöchern 29 und dem Stift 30 zu vermeiden kann eine vorgespannte Spiralfeder vorgesehen sein, die einerseits am Gehäuse und andererseits an dem Stab 32 oder Achse 33 angreift und die dafür sorgt, daß der Stift 30 stets an einer Flanke der beiden Langlöcher 29 anliegt.

Anstelle der Übertragung der Hubbewegung der Stange 27 mittels der Stifte 30 und der Langlöcher 29 in die Schwenkbewegung des Stabes 32 und der an diesem befestigten Kugelkalotte 35 kann ein federelastisches Glied vorgesehen sein, beispielsweise in Gestalt einer Blattfeder, die einerseits am Ende der Stange 27 und andererseits an dem Ansatz 31 eingespannt ist. Oder es kann zwischen der Stange 27 und dem Ansatz 31 eine Schraubenfeder vorgesehen sein, deren beiden Enden jeweils an der Stange 27 bzw. dem Ansatz 31 befestigt sind und deren Windungen unter Vorspannung aneinander anliegen. Wesentlich ist, daß eine möglichst spielfreie Übertragung der Bewegung der Stange 27 auf die Kugelkalotte 35 erzielt wird. Zu diesem Zweck könnten auch Mehrgelenk-Anordnungen vorgesehen sein, die nicht nur mit wenig Aufwand ausreichend

so spielfrei gemacht werden können, sondern d>e auch einen gewünschten Zusammenhang zwischen dem Schwenkwinkel der Kugelkalotte 35 und dem Hub der Stange 27 erzeugen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichmingen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gasdruckregler zum Regeln des Druckes strömenden Gases, insbesondere für die Zuleitung zu einem Gasbrenner einer Feuerungsanlage, mit einem Steuerglied, das in Abhängigkeit der Abweichung des IST-Druckes von einem SOLL-Druck ein Drosselorgan verstellt, das die Gestalt einer flachen Kugelkalotte aufweist, die um eine Achse schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelkalotte (35) in der einen Endstellung auf einem entsprechend geformten, ringförmigen Ventilsitz (7) zur Anlage kommt, daß die Schwenkachse (33) der Kugelkalotte (35) gegenüber der Achse (34) des Ventilsitzes (7) so versetzt ist, (a), daß in der anderen, offenen Endstellung der Kugelkalotte sich deren Schwenkachse auf der der Kugelkalotte gegenüberliegenden Seite der Achse des Ventilsitzes befindet, und daß das Steuerglied an einem Ansatz (31) eines Stabes (32) angreift, der an einem Ende die Kugelkalotte (35) trägt und der andererseits um die Schwenkachse (33) drehbar ist

Z Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (34) des Ventilsitzes (7) und die Achse der Zuströmöffnung (6) und gegebenenfalls auch der Abströmöffnung für das Gas zusammenfallen, und daß das Steuerglied (15) sich auf derselben Seite der Achse (34) des Ventilsitzes (7) wie die Schwenkachse (33) der Kugelkalotte (35) befindet

3. Gasdruckregler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerglied in an sich bekannter Weise eine Membran (15) verwendet ist, di«, über eine Stange (27) mit dem Stab (32) verbunden ist

4. Gasdruckregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (27) in einer Geradführung geführt ist und mit dem Stab (32) querbeweglich (29,30) verbunden ist.

5. Gasdruckregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Geradführung eine Bohrung im Gehäuse mit darin beweglichen, an der Stange (27) befestigten Kolben (28) vorgesehen ist.

6. Gasdruckregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (28) als Dämpfungsglied ausgebildet und angeordnet ist.