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Gasdruckregler
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Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler enthaltend (a) ein Reglergehäuse
mit einem Einlaßkanal und einem Auslaßkanal und einer einen Ventilsitz enthaltenden
Trennwand zwischen Einlaß- und Auslaßkanal und mit einem Membrangehäuse, (b) eine
Reglermembran, die in das Membrangehäuse eingespannt ist und durch die das Membrangehäuse
in eine obere und eine untere Membrankammer unterteilt ist, von denen die obere
Membrankammer mit der Atmosphäre und die untere Membrankammer über einen Verbindungskanal
mit dem Auslaßkanal in Verbindung steht,
(c ) einen Venti lt teller,
der auslaßseitig von dem Vcnt i 1 -sitz angeordnet und über eine Ventilspindel mit
der Reglermembran verbunden ist und (d) Belastungsmittel, die in der oberen Membrankammer
angeordnet sind und die Reglermembran belasten.
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Bei einem bekannten Gasdruckregler dieser Art (Eirmendruckschrift
Elster EMR Domestic Service Regulator der 1 ]st er lande 1 CrnbH ) steht der Auslaßkanal
mi t der unteren Membrankammer über einen ungedrosselten, ständig offenen Verbindungskanal
in Verbindung.
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Bei dem bekannten Regler ist ein Sicherbeitsventil vorgeschen, welches
bei nicht berausregelbarem überdruck im Auslaßkanal öffnet und den Auslaßkanal mit
einem Anschluß verbindet , der seinerseits mit einer ins Freie führenden Abblasleitung
in Verbindung steht.
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Es ist weiterhin in dem Einlaßkanal ein Absperrventil vorgesehen,
das in Offenstellung verriegelt ist. Die Verriegelung ist bei über- oder Unterschreiten
vorgegebener Ausgangsdrücke, die über einen Verbindungskanal auf eine Membran wirken,
auslösbar. Es ist weiterhin in üblicher Weise eine Ausgleichsmembran vorgesehen,
welche den Einlaßkanal und die untere Membrankammer voneinander trennt und deren
innerer Rand mit der Ventilspindel des Reglerventils verbunden ist. Die Ausgleichsmembran
kompensiert den Einfluß der auf den Ventilteller wirkenden n Druckdifferenz von
Eingangs- und Ausgangsdruck.
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Bei solchen Druckregl ero ergibt sich das Problem, daß infolge dynamischer
Kräfte, die auf den Ventilteller wirken, Schwankungen des Ausgangsdruck auftreten.
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Der Regler kann dadurch anfangen zu schwingen
Um diese
Einflüsse gerirlg zu halten, hat man bei bekannten Reglern die Reglermenbran vergrößert,
so daß die auf den Ventilteller wirkenden dynamischen Kräfte im Vergleich zu den
auf die Membran wirkenden Stellkräften vernachlässigbar sind. Der Gasdruckregler
wird dadurch jedoch unerwünscht groß. Es ist auch bekannt, zwischen Arbeitsmembran
und Ventilspindel ein Übersetzungsgetriebe einzuschalten, so daß die an der Membran
wi rksarnen Stel lkräfte mit. ei ncm Hebel -verhältni s übersetzt an der Ventilspindel
und dem Ventilteller des Reglerventils wirksam werden. Fine solche Anordnung ist
kompliziert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einen Gasdruckregler
der eingangs definierten Art Schwingungen des Ausgangsdrucks zu dämpfen, so daß
die Reglermembran verkl einert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge] öst daß (e) der Verbindungskanal
gedrosselt ist und (f) zwischen der unteren Membran kammer und dem Auslaßkanal eine
Verbindung herstellbar ist, die (f1 ) den Verbindungskanal umgeht und (f2) von einem
Ventil beherrscht wird, das ei Schwankungen des geregelten Ausgangsdrucks in einer
Richtung öffnet.
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Sin solches Ventil wirkt als Dämpfungsventil. Von auftretenden Schwingungen
des Ausgangsdrucks wird durch das Ventil jeweils die positive, d.h. zu höheren Drücken
hin gerichtete Halwelle "gleichgerichtet " und unter der Reglermembran im Sinne
eines Schließens des Reylerventils wirksam. Die negative '
Halbwelle
wird an der Reglermembran nicht wirksam.
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Ein Druckausgleich erfolgt über den gedrosselten Verbindungskanal.
F s hat sich gezeigt, daß durch ei ne sol ehe Anordnung auch bei verkleinert er
Fläche der Reglermembran Schwi ngungen des Reg 1 ers und des Ausgangsdrucks unterbunden
werden können.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenst and der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörige
Zeichnung näher erläutert, die einen Vertikalschnitt durch einen Gasdruckregler
der vorliegenden Art zeigt Der Gasdruckregler enthält ein Reglergehäuse 10 mit einem
Einlaßkanal 12 und einem Auslaßkanal 14.
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Zwischen dem Einlaßkanal 12 und dem Auslaßkanal 14 ist eine Trerlnwand
16 gebildet, rije : einen Vent i lsitz 18 enthält. Oberhalb von Einlaß- rind Auslaßkanal
weist das Reglergehäuse lO ein Membrangehäuse 20 auf. E ine Reglermembran 22, die
in das Membrangehäuse 20 eingespannt ist, unterteilt das Membrangehäuse 20 in eine
obere Membrankammer 24 und eine untere Membrankammer 26.
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Die obere Membrankammer 24 ist, wie noch beschrieben wird mit der
Atmosphäre verbunden. Uie untere Membrankammer 26 steht über einen Verbindungskanal
28 mit dem Auslaßkanal 14 in Verbindung. Ein Ventilteller 30 ist ausl aßscitig von
dem Ventilsitz 18 angeordnet und über eine Ventilspindel 32 mit der Reglermembran
22 verbunden. In der oberen Membrankammer 24 sind Belastungsmittel in Form einer
Belastungsfeder 34 angeordnet, welche die Reglermambran 22 belasten.
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Der Verbindungskanal 28 ist gedrosselt. Zwischen der unteren Membrankarntner
26 und dem Auslaßkanal 14 ist eine Verbindung herstellbar, die den Verbindungskanal
28 umgeht und von einem Ventil 36 beherrscht wird, das bei Schwankungen des geregelten
Ausgangs druck s in einer Richtung öffnet. Das Ventil 36 zwischen Auslaßkanal 14
und unterer Membrankammer 26 ist ein federbelastetes TellerventiZ, das durch den
Auslaßdruck aufdrfickbar ist. Im einzelnen ist in einem Kanal 38 zwischen Ausl aßkanal
14 und unterer Membrankammer 26 ein rrtembrankammerseitiger Ventilsitz 40 gebildet,
der über radiale Rippen 42 eine zentrale Führungsbuchse 44 trägt. Der Ventilteller
46 des Tellerventils 36 ist membrankammerseitig von dem Ventilsitz 40 angeordnet
und wirkt mit diesem zusammen. Der Ventilteller 46 ist mit einem Ventil stößel 48
in der Führungsbuchse 44 geführt. An dem Ventilstößel 48 sitzt eine Druckplatte
5û, an welcher eine sich an den radialen Rippen 42 abstützende, den Ventilstößel
48 umgebende Druckfeder 52 angreift. Die Druckplatte 50 liegt kraftschlüssig an
einer auf das Ende des Ventilstößels 48 aufgeschraubten Mutter 54 an. Durch Verstellen
der Mutter 54 kann auf diese Weise die Vorspannung der Druckfeder 52 eingestellt
werden. Der Verbindungskanal 28 verläuft bei der dargestellten Ausführungsform in
dem Ventil stößel 48.
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Auf der Ventil spindel 32 ist ein unterer Membranteller 56 befestigt
, auf welchem der lnnerlrand der Regl ermembran 22 aufliegt. In der oberen Membrankammer
22 liegt ein mit Durchbrüchen 58 versehener, oberer Membranteller 60 auf der Reglermembran
auf. Der obere Membranteller 60 ist von einer Druckfeder 62 be3 astet, die ich an
einem ventil spindel festen Wi derl ager 64 abst üt zt . Normalerweise ist die Reglermembran
fest zwischen oberem rind und unterem Membranteller gehalten. Die Ventilspindel
32 bewegt sich zusammen mit der Reglermembran 22. Die
obere Membrankammer
24 ist mit einem Anschluß 66 für cie ins Freie geführte Abblasleitung verbunden.
Bei einem nicht herausregelbaren Überdruck im Auslaßkanal 14 öffnet das Ventil 36
zwischen Auslaßkanal 14 und unterer Membrankarnmer. Der dann in der unteren Membrankammer
he rrschertde Überdruck hebt die Reglermembran 22 mit dem oberen Membranteller 60
von dem unteren Membran teller 56 ab. Es wird dadurch eine Verbindung vom Ausl aßkanal
14 er das Ventil 36, die untere Membrankammer 26, die Durchbrüche 58 des oberen
Membrantellers 60 und die obere Merrobrankammer 24 zu dem Anschluß 66 für die Abblasleituirg
hergestellt.
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Cleichachsig zu dem Ventilsitz 18 ist eine Ausgleichsmembran 68 vorgesehen,
welche die untere Membr ankammer 26 von dem Einlaßkanal 12 trennt. Der Innenrand
der Ausgleichsmembran 68 ist mit der Ventilspindel 32'verhunden. Der Innenrand der
Ausgleichsmembran 68 ist von einem schlauchartigen Stück 70 gebildet, das an seinem
Rand auf der Innenseitc eine Wulst 72 bildet.
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Die Ventilspindel 32 weist zwei Ringnuten 74 und 76 auf. Die Wulst
72 greift in die obere dieser Ringnuten 74 ein. Auf die Ventilspindel 32 ist von
dem ventiltellerseitigen unteren Ende her eine Sicherungshülse 78 aufgeschoben,
welche über den Rand des schlauchartigen Stücks 70 und die Wulst 72 greift, so daß
die Wulst 72 in der oberen Ringnut 74 gehalten wird.
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Die Sicherungshülse ist mit federnden ringen 80 in der unteren Ringnut
76 eingerastet. Der Ventilteller 30 ist von unten her auf die Ventilspindel 32 aufgeschoben
und durch Sicherungsmittel, beispielsweise eine aufgeschraubte Mutter qes i eirert.
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In dem Einlaßkanal 12 ist ein nach unten weisender Ventilsitz 82
vorgesehen, der mit einer Gehäusebohrung 84 fluchtet, welche in der unteren Fläche
86 des Gehäuses 10 mündet. In dieser Fläche 86 mündet auch ein Kanal 88, der von
dem Auslaßkanal 14 ausgeht.
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An die Fläche 86 ist das Gehäuse 9û eines an sich bekannten Sichcrhejt
sabschaltventils angesetzt. Das Siclsertlei tsabschal tventil enthä It einen Ventilteller
92, der an einer Ventilspindel 94 sitzt und mit dem Ventilsitz 82 zusalnmenwi rkt
. Die Ventilspindel 94 ist abdichtend aus dem Gehäuse 90 herausgeführt. Mit der
Ventilspindel 94 ist ein Federteller 96 verburldcn.
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Eine Druckfeder 98, die sich über ein Widerlager 100 an der Stirnfläche
des Gehauses 90 abstützt, sucht die Ventilspindel 94 und mit dieser den Ventil teller
92 nach oben gegen den Ventilsitz 82 zu drücken. Das Sicherheitsabschaltventil 82,92
ist also in Schließrichtung vorgespannt.
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Die Ventil spindel 94 weist eine Schulter 102 auf, über welche eine
Riegelnase 104 eines Klinkenhebels 106 greift. Der Klinkenhebel 106 ist l-förmig
und um eine Achse 108 an einem Teil 110 schwenkbar gelagert. An dem Teil 110 ist
ein Hebel 112 um eine Achse 114 schwenkbar gelagert. Der Hebel 112 träyt an seinem
freien Ende eine Rolle 116. Der Klinkenhebel 106 liegt mit einer Fläche 118 an der
Rolle 116 an und wird dadurch in seiner Riegel stellung gehalten.
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Durch einen Durchbruch 120 des Hebels 112 erst r eckt sich ein Stößel
122. Der Stößel 122 ist mit einer Membran 124 verbunden, welche in das Gehäuse 90
eingespannt ist. Es werden so zwei Melrlbrankammern 126 und 128 gebildet. Die Membrankammer
126 steht über den Kanal 88 und einen Kanal 130 im Gehäuse 90 mit dem Auslaßkanal
14 des Reglers in Verbindung. Die
Membrankammer 128 ist mit der
Atmosphäre verbunden.
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In einem Gehäuseansatz 132 ist ein Teil 134 verschiebbar geführt.
Der Teil 134 weist eine Schulter 136 auf, an welcher eine Druckfeder 138 anliegt.
Die Druckfeder 138 ist an einem im Gehäuseansatz 132 verstellbaren Widerlager 140
abgestützt. Die Feder legt die Stirofläche des Teils 134 an eine Anschlagfläche
142 des Gehäuses 90 an. An Ende des Stößels 122 sitzt eine Platte 144, die unter
dem Einfluß des auf die Membran 124 wirkenden Gasdrucks gegen eine Schulter 146
des Teils 134 angelegt ist. Die Platte 144 steht unt er dem Einfluß einer Druckfeder
148, die sich an einem in dem Teil 134 verstellbaren Widerlager 150 abstützt. Die
Vorspannung der Feder 138 ist größer als die der Feder 148.
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Die konstruktiven Einzelheiten des beschriebenen Aufbaus sind für
den Fachrnan aris der Zeichnung erennbar und daher hier nicht im einzelnen beschrieben
Im m Normalbetrieb wirkt der Ausgangsdruck im Ort Auslaßkanal 14 über den Verbindungskanal
28 in der unteren Membrankammer. Der auf die Fläche der Reglermembran 22 wirkende
Druck hält der Vorspannung der Belastungsfeder 34 die Waage. Steigt der Ausgangsdruek
über den Sollwert an, so bewegt sich die Reglermembran 2Z nach eben. Damit wird
der Ventilteller gegen der Ventil sitz 18 bewegt und der Gasdurchfluß gedrossclt,
so aß der Ausgangsdruck auf dem Sollwert gehalten wird Das ist die übliche Funktion
des Gasdruckreglers.
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Durch dynamische Einflüsse, insbesondere bei Gas mit höherem Druck
und damit höherer Dichte, werden Strfrkräfte an dem Vent ilteller 30 wirksam. Das
kann Schwingungen des Reglers anregen, insbesondere wenn die Fläche der Reglermembran
22 relativ klein ist. Die
positiven Halbwellen der dabei entstehenden
Schwingungen des Ausgangsdrucks bewirken ein öffnen des Tellerventils 36 gegen die
Wirkung der Feder 52. Bei den negativen Halbwellen der Schwingungen ist dagegen
das Ventil 36 geschlossen, und es findet nur ein Druckausgleich über den gedrosselten
Verbindungskanal 28 statt. Hierdurch tritt eine Dämpfung der Regelschwingungen ein,
so daß auch bei relativ kleiner Fläche der Reglermembran 22 eine stabile Regelung
des Ausgangsdrucks im Auslaßkanal 14 erfolgt.
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Unterschreitet der Ausgangsdruck ein durch die Feder 148 vor gegebenes
Mindestmaß, dann bewegt sich d e Membran 124 nach links in der Figur. Über einen
Mitnehmer 152 wird der Hebel 112 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Die Rolle
116 rollt von der Fläche 118 ab, wodurch der Klinkenhebel 106 freigegeben wird.
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Die Ventilspindel 94 wird von der Feder 98 nach oben gedrückt , und
die Schulter 302 kann die Riegelnase 104 zur Seite drücken. Der Ventilteller 92
wi rd auf cien Ventilsitz 82 gedrückt. Das Sicherheitsabsperrventil schließt.
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Das gleiche geschieht, wenn der Ausgangsdruck ein durch die Feder
138 vorgegebenes Maß überschreitet. Dann wird der Teil 134 von der Fläche ]42 gegen
die Wirkung der Feder 138 abgehoben. Die Membran 124 bewegt sich nach rechts. Über
eirien Mitnehmer 154 wird der Hebel 112 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei ebenfalls
die Rolle 116 von der Fläche 118 abrollt.
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Das ist, wie gesant, die bekannte Funktion eines Sicherbeitsabschaltventils.
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Wenn ein Anstieg des Ausgangsdruck im Auslaßkanal 34 auftritt, der
nicht durch den Ventilteller 30 herausregelbar ist, und wenn trotzdem das Sicherheitsabschaltventil
nicht anspricht, dann wird ein Sicherheitsventii wirksam, welches das Cas in die
Abblasleitung leitet. Es öffnet dann das Ventil 36. Der Ventilteller 30 ist in seiner
Schließstellung, so daß der Aufwärtshub der Ventilspindel 32 begrenzt ist.
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Der erhöhte Druck überwindet jetzt die Feder 62 und hebt die Reglermembran
22 mit dem Membranteller 60 von dem unteren Membranteller 56 ab. Dadurch wird ein
Strömungsweg durch die Durchbrüche 58 hindurch in die obere Membrankammer 24 und
von dort zu dem Anschluß 66 freigegeben. Das Ventil 36 und die Durchbrüche 58 sowie
der Anschluß 66 sind so dimensioniert, daß die gesamte Gasmenge über die Abblasleitung
ins Freie abströmen kann.
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Die Montage der Ausgleichsmembran 68 und des Ventiltellers 30 kann
durch einfaches Aufsteckenvon unten her auf die Ventilspindel 32 geschehen. Dadurch
wird die Montage sehr vereinfacht.
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Der beschriebene Gasdruckregler ist klein in seinen Abmessungen und
preisgünstig in der Herstellung.
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Trotzdem werden Regelschwingungen verhindert. Es ist eine mehrfache
Sicherheit gegen Überdruck in dem Ausgangskanal gewährleistet.
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