DE29505683U1

DE29505683U1 - Membran-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE29505683U1
Application number: DE29505683U
Authority: DE
Original assignee: RHEINAUER MASCH ARMATUREN
Current assignee: RHEINAUER MASCH ARMATUREN
Priority date: 1995-04-01
Filing date: 1995-04-01
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2005-04-02

Description

DIPL.-ING.

PATENTANWÄLTE &iacgr;
HEINER LICHTI

DIPL.-PHYS. dr. RER. NAT. JOST LEMPERT D-76207 KARLSRUHE (DURLACH)

POSTFACH 410760 DIPL.-ING. HARTMUT LASCH TELEFON: 1072119432815 TELEFAX: (0721)9432840

Rheinauer Maschinen und 13113.5/95 La/ja

Armaturenbau Faulhaber 31. März 1995

& Truttenbach KG
Forsthausstraße 3

D-77866 Rheinau

Membran-Steuervorrichtung

Die Erfindung betrift eine Membran-Steuervorrichtung insbesondere für einen Gasdruckregler, mit einem Gehäuse und einer Arbeitsmembran, die einen Druckraum begrenzt und in ihrem radial inneren Abschnitt an einem Gleitstück angebracht ist, das unter Wirkung einer zum Druckraum gerichteten Kraft eines Federelementes steht und dessen Bewegung über Steuerelemente übertragbar ist, wobei auf der dem Druckraum abgewandten Seite der Arbeitsmembran eine in radialer Richtung im wesentlichen spannungsfreie Sicherheitsmembran angeordnet ist, die am Gleitstück und dem Gehäuse angebracht ist und bei einem Schaden der Arbeitsmembran einen Austritt von Fluid aus dem Druckraum verhindert.

Eine derartige Membran-Steuervorrichtung findet üblicherweise in einem Gasdruckregler zur Steuerung eines Gasventils Verwendung, das zwischen der Einlaßseite, d.h. dem Gasleitungsnetz, und der Auslaßseite, d.h. einer Verbraucherleitung angeordnet ist. Die Arbeitsmembran, die den Gehäuseinnenraum gasdicht unterteilt, wird auf ihrer

dem Druckraum zugewandten Seite von dem Gasdruck beaufschlagt, während sie auf ihrer entgegengesetzten Seite unter Wirkung einer Feder steht, die sie in Richtung des Druckraums beaufschlagt. Die Arbeitsmembran ist an ihrem äußeren Umfangsrand in das Gehäuse eingespannt und in ihrem radial mittleren Abschnitt an einem im wesentlichen senkrecht zur Membranfläche verschieblichen Gleitstück befestigt, das druckraumseitig mit einem Steuergestänge in Verbindung steht, das auf das Gasventil einwirken kann.

Wenn der Gasdruck im Gasleitungsnetz ansteigt, führt dies auch zu einem Druckanstieg im Druckraum des Gehäuses der Membran-Steuervorrichtung, wodurch die Arbeitsmembran entgegen der Kraft der Feder verformt wird. Diese Verformung der Arbeitsmembran führt zu einer Verschiebung des Gleitstückes, die über das Steuergestänge auf das Gasventil übertragen wird, wodurch dessen wirksamer Gasdurchtrittsquerschnitt verringert wird. Dies wiederum führt zu 0 einer Reduzierung des Gasdrucks im Druckraum. Das Gasventil, das Steuergestänge, die Arbeitsmembran und die Feder sind derart aufeinander abgestimmt, daß der Gasdruck auf diese Weise im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Der auf der zu dem Druckraum entgegengesetzten Seite der Arbeitsmembran gebildete Bereich des Gehäuseinnenraums ist gelüftet, d.h. er steht mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung, um eine freie Verformbarkeit der Arbeitsmembran zu gewährleisten. Wenn die Arbeitsmembran im Laufe der Zeit undicht oder beschädigt werden sollte, ist die einseitige Beaufschlagung der Arbeitsmembran durch den Gasdruck aufgehoben und das Gleitstück wird durch die Feder in eine Stellung verschoben, in der das Gasventil geöffnet ist. Dabei besteht die Gefahr, daß das Gas aus dem Druckraum durch die defekte Arbeitsmembran hindurch

in die umgebende Atmosphäre entweichen kann, was verhindert werden muß. Aus diesem Grunde ist es bekannt, auf der dem Druckraum abgewandten Seite der Arbeitsmembran eine Sicherheitsmembran anzuordnen, die ebenfalls in ihrem äußeren Umfangsbereich am Gehäuse und in ihrem radial mittleren Bereich am Gleitstück festgelegt ist. Die Sicherheitsmembran dient lediglich dazu, bei einem Schaden der Arbeitsmembran einen Gasaustritt in die umgebende Atmosphäre zu verhindern. Insbesondere darf die Sicherheitsmembran nicht die aufeinander abgestimmten Bewegungen der Arbeitsmembran, der Feder und des Gleitstückes beeinflussen. Deshalb ist die Sicherheitsmembran üblicherweise im Normalzustand in radialer Richtung im wesentlichen spannungsfrei in die Membran-Steuervorrichtung eingebaut, was insbesondere dadurch erreicht wird, daß die radialen Abmessungen der Sicherheitsmembran wesentlich größer als der Abstand zwischen dem Gleitstück und dem Gehäuse ist, so daß die Sicherheitsmembran in eingebautem Zustand eine starke Wölbung besitzt, die von 0 dem Druckraum weggerichtet ist. Diese Formgebung der Sicherheitsmembran gewährleistet, daß sie durch Verschieben des Gleitstückes im wesentlichen senkrecht zu ihrer Membranfläche verformt werden kann, ohne daß dabei nennenswerte innere Spannungen erzeugt werden oder zu überwinden sind.

In dem Zwischenraum zwischen der Arbeitsmembran und der Sicherheitsmembran ist Luft angeordnet. Es hat sich gezeigt, daß der Zwischenraum aufgrund der starken Wöl-0 bung der Sicherheitsmembran relativ groß ist und daß die sich im Zwischenraum befindende Luft bei einer Bewegung des Gleitstückes und somit der Arbeitsmembran entgegen der Kraft der Feder, d.h. in Richtung der Sicherheitsmembran als stark bremsendes Polster wirkt, wenn die Sicher-5 heitsmembran sich an die Wandung des Gehäuses anlegt und somit nicht weiter ausweichen kann. Aufgrund des Luftpol-

sters ist ein schnelles Ansprechen der Membran-Steuervorrichtung in starkem Maße beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Membran-Steuervorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der eine Beeinflussung der Funktion der Arbeitsmembran durch die Sicherheitsmembran zuverlässig verhindert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Membran-Steuervorrichtung dadurch gelöst, daß die Sicherheitsmembran in geringem Abstand zu der Arbeitsmembran verläuft. Auch dabei ist die Sicherheitsmembran in radialer Richtung im wesentlichen spannungsfrei, was durch eine entsprechende Querschnittsgestaltung der Arbeitsmembran in radialer Richtung erreicht werden kann. Insbesondere ist jedoch vorgesehen, daß die Sicherheitsmembran in ihrem radialen Randabschnitt eine von der Arbeitsmembran weggerichtete Ausgleichswölbung aufweist. Die Ausgleichswölbung stellt sicher, daß die Sicherheitsmembran senkrecht zu ihrer Membranfläche verformt werden kann, ohne daß dazu nennenswerte Kräfte notwendig sind. Somit beeinflußt die Sicherheitsmembran das Kräftespiel zwischen der Arbeitsmembran und der Feder im Normalzustand praktisch nicht. Die Anordnung der Sicherheitsmembran in geringem Abstand zu der Arbeitsmembran stellt zuverlässig sicher, daß eine Anlage der Sicherheitsmembran an der Seitenwand des Gehäuses bei Normalbetrieb und somit die Bildung eines die Bewegung bremsenden Luftpolsters nicht auftreten kann.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Sicherheitsmembran bis auf ihren Randabschnitt, der die Ausgleichswölbung aufweist, im wesentlichen parallel zu der Arbeitsmembran angeordnet ist. Dabei können sowohl die 5 Sicherheitsmembran als auch die Arbeitsmembran radial

innen am Gleitstück angebracht sein und radial außen zwischen den gleichen beiden Gehäuseteilen eingespannt sein.
5

Aus Stabilitätsgründen und hinsichtlich der Formbeständigkeit beider Membrane hat es sich bewährt, wenn zwischen der Arbeitsmembran und der Sicherheitsmembran ein Membranteller angeordnet ist, der ebenfalls am Gleitstück angebracht ist und sich parallel zur Membranebene erstreckt. An dem Membranteller liegt an einer Seite die Arbeitsmembran die vorzugsweise aus einem Nylon-Gummi-Gewebe besteht, und auf der entgegengesetzten Seite die Sicherheitsmembran an, die üblicherweise aus Perbunan besteht. Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, daß die beiden Membrane, die vorzugsweise aus einem Nylon-Gummi-Gewebe bestehen, an einem gegenseitigen Kontakt weitestgehend gehindert sind.

0 Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus

der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich, die einen Vertikalschnitt durch eine Membran-Steuervorrichtung zeigt.
25

Die in der Figur dargestellte Membran-Steuervorrichtung 10 besitzt ein unteres Gehäuseteil 12 auf, dem ein oberes Gehäuseteil 11 in bekannter Weise montiert ist. Zwischen den beiden Gehäuseteilen 11 und 12 ist eine den Gehäuse-0 innenraum abtrennende Arbeitsmembran 13 eingespannt, die in ihrem radial mittleren Abschnitt mit einem senkrecht zur Membranebene verstellbaren Gleitstück 15 verbunden ist. Auf der linken Darstellungshälfte der Figur ist das Gleitstück in einer oberen Grenzstellung gezeigt, während 5 es auf der rechten Darstellungshälfte eine untere Grenzstellung einnimmt.

Das untere Ende des Gleitstückes 15 steht in Verbindung mit einem an einem Lager 17 drehbar gelagerten Hebel 19, der wiederum mit einer Steuerstange 18 in Verbindung steht. Die Steuerstange 18 ist in nicht dargestellter Weise mit dem Gasventil eines Gasdruckreglers verbunden. Der am Gasventil herrschende Gasdruck liegt auch in dem Druckraum D unterhalb der Arbeitsmembran 13 vor.

Oberhalb der Arbeitsmembran 13 ist am Gleitstück 15 ein sich im wesentlichen parallel zur Membranebene erstreckender Membranteller 16 befestigt, der an seinem radial äußeren Rand umgebogen ist, um die Stabilität des Membrantellers 16 zu erhöhen. Die Arbeitsmembran 13 liegt auf der Unterseite des Membrantellers 16 an.

Auf der der Arbeitsmembran 13 abgewandten Seite des Membrantellers 16 ist eine Sicherheitsmembran 14 angeordnet, die in ihrem radial mittleren Abschnitt ebenfalls an dem 0 Gleitstück 15 gehalten ist und an ihrem radial äußeren Umfangsrand zusammen mit der Arbeitsmembran 13 zwischen den beiden Gehäuseteilen 11 und 12 eingespannt ist. Die Sicherheitsmembran 14 erstreckt sich im wesentlichen parallel zur Arbeitsmembran 13, weist jedoch im radialen Randbereich eine von der Arbeitsmembran 13 weggerichtete Ausgleichswölbung 14a auf. Die Ausgleichswölbung 14a bewirkt, daß die Sicherheitsmembran 14 in radialer Richtu im wesentlichen spannungsfrei ist und eine Bewegung senkrecht zu ihrer Membranebene ohne nennenswerte Kräfte 0 ausführen kann.

Das Gleitstück 15 ist auf der dem Druckraum D abgewandten Seite des Gehäuseinnenraums von einer Spiralfeder 20 beaufschlagt, die sich an einem am Gehäuse angebrachten 5 Lager 21 abstützt. Der die Feder 2 0 aufnehmende Teil des

Gehäuseinnenraums steht über einen Belüftungsstutzen 18 mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung.

Wenn in der nicht dargestellten Gasleitung und somit in dem Druckraum D eine Druckerhöhung stattfindet, wird die Arbeitsmembran 13 gemäß der Figur nach oben beaufschlagt, wobei diese Kraft über den Membranteller 16 auf das Gleitstück 15 übertragen wird, das entgegen der Kraft der Feder 2 0 eine nach oben gerichtete Bewegung ausführt. Diese nach oben gerichtete Bewegung führt zu einer Schwenkung des Hebels 19, die wiederum eine axiale Verstellung der Steuerstange 18 zur Folge hat, wodurch das Gasventil verstellt wird. Auf diese Weise kann der Gasdruck im wesentlichen konstant gehalten werden.

Wenn die Arbeitsmembran brüchig oder undicht werden sollte, bläht der Gasdruck im Druckraum D die Sicherheitsmembran 16 auf, die ein Austritt des Gases aus dem 0 Belüftungsstutzen 18 verhindert. Da in diesem Zustand der Gasdruck sowohl von der Unterseite als auch der Oberseite auf den Membranteller 16 einwirkt, kann der Kraft der Feder 20 keine wirksame Kraft entgegengesetzt werden, so daß die Feder 2 0 das Gleitstück 15 vollständig nach unten schiebt, wodurch über den Hebel 19 und die Steuerstange 18 das Gasventil geöffnet wird. Der daraufhin ungeregelte Eingangsdruck bringt ein nicht dargestelltes Sicherheitsabsperrventil zur Auslösung, wodurch der Gasstrom unterbrochen ist.

Claims

Schutzansprüche

Membran-Steuervorrichtung insbesondere für einen Gasdruckregler, mit einem Gehäuse und einer Arbeitsmembran, die einen Druckraum begrenzt und in ihrem radial inneren Abschnitt an einem Gleitstück angebracht ist, das unter Wirkung einer zum Druckraum gerichteten Kraft eines Federelementes steht und dessen Bewegung über Steuerelemente übertragbar ist, wobei auf der dem Druckraum abgewandten Seite der Arbeitsmembran eine in radialer Richtung im wesentlichen spannungsfreie Sicherheitsmembran angeordnet ist, die am Gleitstück und dem Gehäuse angebracht ist und bei einem Schaden der Arbeitsmembran einen Austritt von Fluid aus dem Druckraum verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsmembran (14) in geringem Abstand zu der Arbeitsmembran (13) verläuft.
2. Membran-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsmembran (14) in ihrem radialen Randabschnitt eine von der Arbeitsmembran (13) weggerichtete Ausgleichswölbung (14a) aufweist.
3. Membran-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitsmembran

(14) außer in ihrem Randabschnitt im wesentlichen parallel zu der Arbeitsmembran (13) angeordnet ist.
4. Membran-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Arbeitsmembran (13) und der Sicherheitsmembran (14) ein Membranteller (16) angeordnet ist, an dem die Arbeitsmembran (13) und die Sicherheitsmembran (14) auf entgegengesetzten Seiten anliegen.

0
5. Membran-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmembran (13) und/oder die Sicherheitsmembran (14) aus einem Nylon-Gummi-Gewebe oder Perbunan bestehen.

• &bgr; · ·