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Atmungsventil in der Sicherheitsmembran eines~Gasdruckrtg1ers
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Die Erfindung betrifft ein Atmungsventil, das in der Sicherheitsmembran
eines Gasdruckreglers vorgesehen ist.
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Ein Gasdruckregler enthält ein Reglergehäuse, welches durch eine Trennwand
in eine mit einem Gaseinlaß verbundene Einlaßkammer und eine mit einem Gasauslaß
verbundene Auslaßkammer unterteilt ist. In der Trennwand ist ein Ventilsitz gebildet,
der mit einem Ventilteller ein Regelventil bildet. Der Ventilteller ist über einen
Ventilstößel mit einer Arbeitsmembran verbunden. Die Arbeitsmembran ist in dem Reglergehäuse
eingespannt. Sie ist auf einer Seite von dem Druck in einer ersten Membrankammer
beaufschlagt, die mit der Auslaßkammer des Reglergehäuses verbunden ist. Auf der
anderen Seite der Arbeitsmembran ist eine Membrankammer gebildet, die über eine
Auslaßöffnung zur Atmosphäre entlüftet ist. Die Arbeitsmembran ist von einer Druckfeder
beaufschlagt, welche über den Ventilstößel im öffnenden Sinne auf den Ventilteller
wirkt.
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Dieser Druckfeder wirkt der Auslaßdruck des Gasdruckreglers, der auf
die Arbeitsmembran wirkt, entgegen. Die erste Membrankammer ist von der Einlaßkammer
durch eine im Reglergehäuse eingespannte und mit dem Ventilstößel verbundene Membran
yetrennt,
deren Fläche der Fläche des Ventiltellers entspricht.
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Dadurch wird die Kraft kompensiert, die infolge der Druckdifferenz
zwischen Einlaßkammer und Auslaßkammer auf den Ventilteller wirkt.
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Bei Störunysfällen durch Schäden an der Arbeitsmembran muß ein Gasaustritt
von mehr als 30 Liter/Stunde in den Aufstellungsraum des Gasdruckreglers verhindert
werden. üblicherweise muß zu diesem Zweck die eine Verbindung zwischen der zweiten
Membrankammer und der Atmosphäre herstellende Öffnung einen Anschlußstutzen bilden
und mit einer ins Freie geführte Aus daß leitung'verbunden sein. Das stellt einen
erheblichen Aufwand dar.
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Es ist bekannt, atmosphärenseitig von der Arbeitsmembran eine Sicherheitsmembran
vorzusehen. Diese Sicherheitsmembran verhindert einen Austritt von Gas, wenn ein
Defekt an der Arbeitsmembran eintritt. Es diffundieren jedoch ständig geringe Mengen
von Gas durch die Arbeitsmembran. Das ist an sich unschädlich. Dieses Gas sammelt
sich jedoch in dem Raum zwischen Arbeitsmembran und Sicherheitsmembran, so daß diese
Membranen "aufgeblasen" werden und das freie Spiel der Membranen beeinträchtigt
wird. Es ist daher bekannt, in der Sicherheitsmembran ein Atmungsventil vorzusehen,
über welches das durch die Arbeitsmembran hindurchdiffundierte Gas in die Atmosphäre
abströmen kann, so daß des freie Spiel der beiden Membranen nicht beeinträchtigt
wird.
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Is tritt jedoch das Problem auf, daß das Atmungsventil einerseits
eine hinreichende Verbindung des Raumes zwischen Arbeitsmembran und Sicherheitsmembran
mit der Atmosphäre gewährleisten muß, andererseits bei einem Defekt der Arbeitsmembran
auch bei hohem Gasdruck die austretende Gasmenge den vorgeschriebenen Wert von 30
Liter /Stunde nicht überschreiten darf. Diese beiden Bedingungen sind in der Praxis
schwer zu erfüllen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Atmungsventil
für die Sicherheitsmembran eines Gasdruckreglers zu schaffen, welches einerseits
bei normalem Betrieb des Reglers für eine ausreichende Belüftung des Raumes zwischen
Arbitsmembran und Sicherheitsmembran sorgt, so daß das gemeins-imc Regelspiel der
beiden Membranen nicht beeinträchtigt wird, Illld das andererseits bei einem Defekt
der Arbeitsmezmbran ein sichere Begrenzung der austretenden Gasmenge auf einen vorgegebenen
Wert gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch a) ein Gehäuse, das
zentral in der Sicherheitsmembran sitzt, b) eine erste Öffnung in dem Gehäuse, über
welche der Gehäuseinnenraum mit dem zwischen Sicherheitsmembran und Arbeitsmembran
gebildeten Raum in Verbindung steht und c) eine zweite Öffnung in dem Gehäuse,über
welche der Gehäuseinnenraum mit einer zur Atmosphäre hin belüfteten Membrankammer
des Reglergehäuses in Verbindung steht, und d) eine zwischen der ersten und der
zweiten Öffnung eingespannte Membran, die den Gehäuseinnenraum in zwei Kammern unterteilt,
e) eine drosselnde Öffnung in dieser Membran, f) einen Ventilsitz, der um die drosselnde
Öffnung herum auf der der zweiten öffnung zugewandten Seite der Membran angeordnet
ist und mit einem gegenüberliegenden Teil der Gehäusewandung ein die Öffnung bei
Durchbiegung der Membran abschließendes Ventil bildet.
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Normalerweise ist über die erste Öffnung, die drosselnde Öffnung in
der Membran und die zweite Öffnung eine hinreichende Belüftung des Raumes zwischen
Arbeitsmembran und Sicherheits-
Membran gewährleistet. Bei einem
Bruch der Arbeitsmembran tritt an der drosselnden Öffnung eine starke Druckdifferenz
auf. Die Membran bewegt sich so, daß das Ventil, welches von dem Ventilsitz der
Membran und dem Teil der Gehäusewandung gebildet ist, abschließt. Damit ist ein
weiterer Gasaustritt über das Atmungsventil verhindert. Der nun auf die Membran-wirkende
volle Gasdruck hält das Ventil geschlossen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: g. 1 zeigt schematisch einen Schnitt
durch einen Gasdruckregler mit einem Atmungsventil.
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Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab den Aufbau des Atmungsventils.
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Der Gasdruckregler weist ein Reglergehäuse 10 auf, welches durch eine
Trennwand 12 in eine Einlaßkammer 14 und eine Auslaßkammer 16 unterteilt ist. Die
Einlaßkammer 14 steht mit einem Gaseinlaß 18 in Verbindung, wchrend die Auslaßkammer
16 mit einem Gasauslaß 20 in Verbindung steht. In dem Reglergehäuse 10 sind weiterhin
eine erste Membrankammer 22 und eine zweite Membrankammer 24 gebildet. Die Membrankammern
22 und 24 sind durch eine Arbeitsmembran 26, die zwischen einem Gehäuseunterteil
28 und einem Gehäuseoberteil 30 eingespannt ist, voneinander getrennt. Die Arbeitsmembran
26 ist mit einem Membranteller 32 versehen. Mit dem Membranteller 32 ist ein Ventilstößel
34 verbunden.
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In der Trennwand 12 ist ein Ventilsitz 36 gebildet. Der Vinti:-stößel
34 ragt durch den Ventilsitz 36 hindurch in die Auslaßkammer 16 und trägt einen
Ventilteller 38. Die erste Membrankammer 22 ist von der Einlaßkammer 14 durch eine
Membran 40 getrennt, die mit ihrem Außenrand im Ventilgehäuse 10 einc3el5p.lnnt
ist und an ihrem Innenrand mit dem Ventilstößel 34 verbunden ist. Die Fläche der
Membran 40 entspricht der Fläche des Ventilstößels 38. Die erste Membrankammer 22
ist über einen Kanal 42 mit der Auslaßkammer 16 verbunden. Die zweite Membrankammer
24 ist über eine Öffnung 44 zur Atmosphäre hin belüftet. In dem Gehäuseoberteil
30 sitzt eine Druckfeder 46, durch welche die Arbeitsmembran mit einer vorgegebenen
Kraft belastet ist. An der Arbeitsmembran 26 wirkt der Druck aus der Auslaßkammer
16 der Kraft der Druckfeder 46 entgegen. Wenn der Druck in der Auslaßkammer 16 absinkt,
bewegt sich die Arbeitsmembran 26 nach unten, und über den Ventilstößel 34 wird
der Ventilteller 38 ebenfalls nach unten bewegt und das von dem Ventilteller 38
und dem Ventilsitz 36 gebildete Ventil weiter geöffnet.
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Das ist die übliche Arbeitsweise eines Gasdruckreglers.
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Mit der Arbeitsmembran 26 ist eine Sicherheitsmembran 48 eingespannt.
In der Sicherheitsmembran 48 ist ein Atmungsventil 50 vorgesehen.
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Das Atmungsventil 50 enthält ein Gehäuse 52, das zentral in der Sicherheitsmembran
48 sitzt. In dem Gehäuse 52 ist eine erste Öffnung 54 vorgesehen, über welche der
Gehäuseinnenraum mit dem zwischen Sicherheitsmembran 48 und Arbeitsmembran 26 gebildeten
Raum 56 in Verbindung steht. In dem Gehäuse 52 ist eine zweite Öffnung 58 vorgesehen,
über welche der Gehäuseinnenraum mit der zur Atmosphäre hin belüfteten Mmbrankammer
24 des Reglerge-Gehäuses 10 in Verbindung steht. In dem Gehäuse 52 ist zwischen
der ersten und der zweiten öffnung 54 bzw. 58 eine Membran 60
eingespannt,
die den Gehäuseinnenraum in zwei Kammern 62 und 64 unterteilt. In dieser Membran
60 ist eine drosselnde Öffnung 66 gebildet. Um die drosselnde Öffnung 66 herum ist
auf der der zweiten öffnung 58 zugewandten Seite der Membran 60 ein Ventilsitz 68
angeordnet. Der Ventilsitz 68 bildet mit einem ugentiberliegenden Teil 70 der Gehäusewandung
ein die Öffnung 66 bei Durchbiegung der Membran 60 abschließendes Ventil.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der Ventilsitz 68 von einem Wulstrand
der Membran 60 gebildet, der einen zentralen Durchbruch 72 dieser Membran 60 umgibt.
Die drosselnde Öffnung 66 ist in einer Scheibe 74 vorgesehen, die auf der dem Wulstrand
abgewandten Seite vor den Durchbruch 72 geklebt ist.
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Die zweite Öffnung 58 ist außermittig in dem Gehäuse 52 vorgesehen.
Der mit dem Ventilsitz 68 zusammenwirkende Wandungsteil 70 ist von einem zentralen,
nach innen vorstehenden Ansatz der Stirnwandung des Gehäuses 52 gebildet.
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Das Gehäuse 52 weist einen topfförmigen Unterteil 76 und einen in
den Unterteil eingesetzten, unter Zwischenlage des Randes der Membran 60 an einer
Schulter 78 des Unterteils 76 an-Biegenden, die Stirnwandung bildenden Oberteil
80 auf. Die erste Öffnung 54 ist im Boden des Unterteils 76 vorgesehen und von einem
Kragen 82 umgeben. Mit dem Kragen 82 sitzt das Gehäuse 52 abdichtend in einem Durchbruch
eines hutförmigen Membrantellers 84, der in einer zentralen Öffnung der ringförmigen
Sicherheitsmembran 48 angeordnet ist und in welchem der Innenrand der Sicherheitsmembran
48 eingespannt ist. Die Druckfeder 46 liegt an dem Rand des hutförmigen Membrantellers
84 an.
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Normalerweise ist der Raum 56 zwischen Arbeitsmembran 26 und Sicherheitsmembran
48 über die erste Öffnung 54, die drosselnde Öffnung 66 und die zweite Öffnung 58
zur Atmosphäre hin
belüftet. Bei einem Bruch der Arbeitsmembran
26 tritt eine erhöhte Gasmenge aus. Infolgedessen tritt an der Membran 60 eine erhöhte
Druckdifferenz auf. Die Membran 60 wölbt sich nach oben durch, wobei sich der Ventilsitz
68 an den Wanduntlsteil 70 anlegt und so die drosselnde Öffnung 66 abschließt. Der
nun auf die Membran 60 wirkende volle Gasdruck hält das Ventil 68, 70 geschlossen.