DE3345561C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil- Kombination, bestehend aus Gasdruckregler und Sicherheitsmagnetven­ til in einem Gehäuse mit einer einlaßseitigen und einer auslaßsei­ tigen Kammer, einem Ventildurchlaß und einem Ventilsitz, einem Ven­ tilverschlußkörper, der in Schließrichtung umströmt wird und mit einer durch den Ventildurchlaß sich erstreckenden Betätigungsstange versehen ist, wobei die Stange an ihrem vom Ventilverschlußkörper abgewandten Ende mit einer Arbeitsmembran verbunden ist und die Arbeitsmembran vorn Hinterdruck in der auslaßseitigen Kammer in Schließrichtung des Ventilverschlußkörpers von einer den Solldruck­ wert des Gasdruckreglers bestimmenden Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilverschlußkörpers beaufschlagt wird sowie mit einer Schließfe­ der, die bei nicht erregtem Magneten den Magnetanker gegen den Ven­ tilverschlußkörper und diesen gegen den Ventilsitz drückt.

Es sind solche Kombinationsventile bekannt, bei denen der Magnet des Magnetventils und das Druckreglermeßwerk auf einen gemeinsamen Ventilschließkörper wirken (US-PS 28 42 146, US-PS 35 56 117) . Da­ bei wirkt eine Schließfeder auf den Ventilschließkörper und drückt diesen auf den Ventilsitz. In öffnender Richtung wirkt auf den Ven­ tilsitz die Belastungsfeder des Druckreglermeßwerkes, die dem auf die Reglermembran wirkenden Ausgangsdruck des Druckreglers entge­ genwirkt. Die Schließfeder muß so bemessen sein, daß sie die Bela­ stungsfeder des Druckreglermeßwerkes überwindet, wenn der Magnet des Magnetventiles stromlos ist. Wird bei dieser Lösung ein hoher Ausgangsdruck verlangt, muß die Schließfeder entsprechend stark vorgespannt sein, um ein sicheres Schließen zu gewährleisten. Der Kraftüberschuß der Schließfeder muß sehr groß sein, um der Bela­ stungsfeder des Druckreglermeßwerkes und erhöhtem Vordruck mit Si­ cherheit entgegenwirken zu können. Der groß bemessenen Schließfe­ der muß auch ein groß bemessener Magnet gegenübergestellt werden; dies verursacht unnötig hohe Kosten und Raumbedarf.

Eine andere Ausführung dieser Art zeigt DT-PS 10 81 395, bei der ein mit dem Strom eines Thermoelementes erregter Magnet eine den Ventilverschlußkörper in Richtung Schließen wirkende Feder festhält und beim Ausbleiben des Erregerstromes diese Feder freigibt. Diese Feder muß nun so stark ausgelegt sein, daß sie nicht nur den Ven­ tilverschlußkörper gegen den Eingangsdruck medium dicht an den Ven­ tilsitz zu pressen vermag, sondern zusätzlich noch die Belastungs­ feder der Arbeitsmembran überwindet. Bei dieser Ausführung wird genannte Feder manuell gespannt und dann von der Magnetkraft gehal­ ten.

Ferner ist es bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art (DE-PS 25 37 851), deren Ventilverschlußkörper allerdings gegen die Schließrichtung umströmt wird, bekannt, den Elektromagnet gleich­ zeitig zum Schließen des Ventilverschlußkörpers und zur Umschaltung einer Beeinflussungsleitung von der auslaßseitigen auf die einlaß­ seitige Kammer heranzuziehen. Durch diese Maßnahme wird in der Schließstellung des Ventilverschlußkörpers der Druck unterhalb der Arbeitsmembran des Druckreglermeßwerkes auf das Niveau der Einlaß­ seite gebracht, der Feder des Druckreglermeßwerkes entgegengewirkt und der Ventilverschlußkörper zusätzlich in Richtung Schließen be­ lastet. Bei erregtem Elektromagnet wird auch die Beeinflussungslei­ tung umgeschaltet, der Druck unter der Arbeitsmembran dadurch auf das Niveau der auslaßseitigen Kammer des Druckreglers abgesenkt und damit ein stoßfreies, der Drosselung entsprechend langsames öffnen durch den Ventilverschlußkörper erreicht. Nachteil dieser Lösung, beim Bruch der Membran geht der mediumdichte Abschluß der einlaß­ seitigen Kammer verloren, alle Membranen befinden sich auch bei Geschlossen-Stellung in Gasdruck führenden Räumen.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, genannte Mängel zu beseitigen und auch bei einem Versagen der Arbeitsmembran einen mediumdichten Ab­ schluß der einlaßseitigen Kammer zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Gasdruckregler-Sicherheitsmagnet­ ventil-Kombination nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei erregtem Magnet der Anker vom Ventilverschlußkörper abhebt, dadurch der Ventilverschlußkörper als Regelglied frei beweglich sowie die Öffnung einer in der Betätigungsstange verlaufenden Be­ einflussungsbohrung mit Düse für Gaseintritt freigegeben wird, daß damit die einlaßseitige Kammer über die Beeinflussungsbohrung und die Düse mit einem Arbeitsdruckraum, dessen Druck die Arbeitsmem­ brane in Öffnungsrichtung des Ventilverschlußkörpers beaufschlagt, verbunden wird, daß dieser Arbeitsdruckraum mit einer Abflußdüse versehen ist und daß bei nicht erregtem Magnet die Schließfeder über den Anker und über ein zwischen Anker und Ventilverschlußkör­ per gelegtes Dichtelement den Ventilverschlußkörper auf den Ventil­ sitz drückt, daß damit das Dichtelement die Öffnung der Beeinflus­ sungsbohrung mediumdicht abschließt und daß damit die einlaßseitige Gehäusekammer insgesamt mediumdicht abgeschlossen wird.

Bei nicht erregtem Elektromagnet wirken auf den Ventilverschlußkör­ per nur Kräfte in Schließrichtung, so daß die Kompensation der Schließrichtung entgegen wirkender Kräfte überflüssig wird.

Die Arbeitsmembran befindet sich außerhalb der mediumdicht abge­ schlossenen einlaßseitigen Kammer. Im Falle eines Membranbruches können keine Undichtigkeiten hervorgerufen werden und keine von starken Federn oder Membranen ausgehende Kräfte ausgelöst werden, die der Schließkraft entgegen wirken.

Vorteilhafterweise ist die Arbeitsmembran durch eine Feder in Schließrichtung belastet, so daß beim Bruch der Arbeitsmembran der Ventilverschlußkörper selbständig in Schließstellung geht bzw. in Geschlossen-Stellung bleibt.

Ein ganz wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Kombination eines Sicherheitsmagnetventiles mit einem Gasdruckreg­ ler ermöglicht wird, der mittels eines Servoreglers betrieben wird.

Es ist daher besonders vorteilhaft, wenn die Einstellung des Ar­ beitsdruckes im Arbeitsdruckraum und damit die Sollwertvorgabe für den Gasdruckreglerteil durch ein Servoreglermeßwerk mit Servoreg­ lermembran erfolgt, deren Stellung den Durchfluß durch die Abfluß­ düse steuert.

Es wird eine der Schließkraft des Ventilverschlußkörpers entgegen wirkende Arbeitsfeder des Druckregelmeßwerkes vermieden und beim Bruch der Arbeitsmembran das Schließen des Druckreglers eingelei­ tet. Soll die Verzögerung der Öffnungsbewegung in gewissen Grenzen einstellbar sein, so kann dies in bekannter Weise durch eine verän­ derliche Drosselstelle der Atemwege der Arbeitsmembran bzw. der Pi­ lotreglermernbran erreicht werden.

Eine Weiterbildung sieht vor, daß die Servoreglermembran von einer Servoreglerfeder in Richtung auf die Abflußdüse gedrückt wird.

Vorteilhafterweise kann die Spannung der Servoreglerfeder und damit die Sollwertvorgabe für das Servoreglermeßwerk elektromagnetisch oder manuell mittels einer Einstellschraube erfolgen.

Ober die elektromagnetische Beeinflussung der Sollwertvorgabe des Servoreglermeßwerkes ist die Bewegung des Ventilverschlußkörpers beliebig zu verzögern bzw. stufenweise und/oder modulierend zu be­ einflussen.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertvorgabe für die Spannung der Servoreglerfeder mittels einer Einstellschraube erfolgt und das eine Fortbewegung der Servoregler­ membran von der Abflußdüse im Servoreglermeßwerk bei nicht erregtem Magnet dadurch bewirkt wird, daß eine am Anker befestigte Kolben­ stange sich durch die Beeinflussungsbohrung bis zur Servoregler­ membran erstreckt und die Servoreglermembran in Richtung fort von der Abflußdüse wegdrückt.

Die Erfindung wird nun an Hand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. In der Fig. 1 ist eine solche Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination mit magnetisch beeinflußbarer Sollwertvorgabe eines Servo­ reglermeßwerkes schematisch im Schnitt dargestellt. Die Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination be­ steht aus einem Gehäuse 21 mit einer einlaßseitigen 14 und einer auslaßseitigen 8 Kammer. Beide Kammern sind über einen Ventildurchlaß 18 verbunden. Der Ventildurchlaß 18 wird durch einen Ventilsitz 23 begrenzt und von einem Ventilver­ schlußkörper 1 beherrscht. Die Stellung des Ventilverschluß­ körpers 1 zum Ventilsitz 23 wird in der Regelstellung über die hohle Stange 19 von der Arbeitsmembran 2 bestimmt, die durch eine Feder 20 in Schließrichtung belastet ist.

Der Raum 9 unter der Arbeitsmembran 2 ist bei erregtem Magnet 4 und angezogenem Anker 22 über Beeinflussungsbohrung 5 und Düse 6 mit der einlaßseitigen Kammer 14 in Verbindung. Wird auch das Servoreglermeßwerk 24 über die elektromagne­ tische Sollwertvorgabe 12 erregt, bewegt sich der Servo­ regleranker 15 mit der Feder 11 gegen die Servoreglermembran 10. Die Servoreglerfeder 11 wird dem jeweiligen magnetischen Feld entsprechend, jedoch maximal bis Anschlag 16 erreicht ist, gespannt und drückt die Membran 10 gegen die Abflußdüse 17, so daß der Abfluß des Mediums von Raum 9 in die auslaßseitige Kammer 8 gesperrt wird. Der Druck im Raum 9 steigt, die Membran 2 drückt über die Stange 19 den Ventilverschlußkörper 1 gegen die Feder 20 und gegen den Druck der einlaßseitigen Kammer 14 in Richtung "öffnen". Der Druck in der auslaßseitigen Kammer 8 und in den ihr verbundenen Nebenräumen 8a und 8b steigt jetzt so lange an, bis die Kraft der Servoregler­ membran 10 mit der momentanen Kraft der Sollwertvorgabe der Servoreglerfeder 11 im Gleichgewichtszustand ist, dabei gibt die Servoreglermembran 10 die Abflußdüse 17 so weit frei, daß der Mediumdurchfluß durch die Düsen 6 und 17 gleich groß wird, der Druck im Raum 9 bleibt konstant, der Ventilverschluß­ körper 1 bleibt in der gleichen Stellung, bis sich ein auf das Servoreglermeßwerk 24 einwirkender Parameter verändert. Durch den sich immer einstellenden Gleichgewichtszustand wird der auf die Servoreglermembran 10 wirkende Druck nur in Ab­ hängigkeit von der auf die andere Seite der Servoreglermembran 10 wirkende Kraft gebracht.

Wird der Magnet 12 des Servoreglermeßwerkes 24 nicht mehr erregt, so wird die Abflußdüse 17 durch die Membran 10 völlig freigegeben, der Druck im Raum 9 abgesenkt und der Ventil­ verschlußkörper 1 durch die Feder 20 und den statischen Druck in der einlaßseitigen Kammer 14 in Schließstellung gebracht. Wird die Erregung von Magnet 4 unterbrochen, kann die Schließ­ feder 3 zusätzlich voll auf den Ventilverschlußkörper 1 über Abdichtelement 13 wirksam werden. Dadurch ist die Beein­ flussungsbohrung 5 und Ventildurchlaß 18 zur einlaßseitigen Kammer 14 völlig mediumdicht abgeschlossen.

In der Fig. 2 ist eine Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventils Kombination mit mechanisch beeinflußbarer Sollwertvorgabe des Servoreglermeßwerkes 27 schematisch im Schnitt dargestellt.

Der Unterschied zu der in Fig. 1 beschriebenen Lösung besteht darin, daß die Sollwertvorgabe für das Servoreglermeßwerk 27 von Hand mittels der Einstellschraube 26 über die Servoregler­ feder 11 erfolgt. Die Länge der Kolbenstange 25, die im Anker 22 befestigt ist und beweglich durch die Bohrung 5 der Hohlstange 19 geführt wird, ist so dimensioniert, daß bei Erregung des Magnetes 4 der Anker 22 angezogen und die Bewegung der Servo­ reglermembrane 10 freigegeben wird. Bei Unterbrechung der Er­ regung des Magnetes 4 bewegt die Feder 3 den Anker in Schließ­ richtung. Dabei wird durch die Kolbenstange 25 die Servoregler­ membrane 10 gegen den Widerstand der Servoreglerfeder 11 von der Abflußdüse 17 abgehoben und der Druck im Raum 9 abgebaut.

Die Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination ist in Fig. 1 und Fig. 2 mit abgefallenem Magnetanker in Stellung "geschlossen" dargestellt. Dabei sind Elektromagnet 4 und Servo­ reglermagnet 12 nicht erregt. Der Schließkraft des Ventil­ verschlußkörpers 1 arbeitet keine Membran- und Federkraft ent­ gegen, ausgenommen in Fig. 2 geringe Federkraft der Servo­ reglerfeder 11. Im Gasdruck beaufschlagten Raum befindet sich keine Membran.

Claims (6)

1. Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination, bestehend aus Gasdruckregler und Sicherheitsmagnetventil in einem Gehäu­ se (21) mit einer einlaßseitigen (14) und einer auslaßseitigen (8) Kammer, einem Ventildurchlaß (18) und einem Ventilsitz (23), einem Ventilverschlußkörper (1), der in Schließrichtung umströmt wird und mit einer durch den Ventildurchlaß sich er­ streckenden Betätigungsstange (19) versehen ist, wobei die Stange an ihrem vom Ventilverschlußkörper abgewandten Ende mit einer Arbeitsmembran verbunden ist und die Arbeitsmembran vom Hinterdruck in der auslaßseitigen Kammer in Schließrichtung des Ventilverschlußkörpers (1), von einer den Solldruckwerk des Gasdruckreglers bestimmenden Kraft in Öffnungsrichtung des Ventilverschlußkörpers (1) beaufschlagt wird, sowie mit einer Schließfeder (3), die bei nicht erregtem Magneten den Magnet­ anker (22) gegen den Ventilverschlußkörper (1) und diesen ge­ gen den Ventilsitz drückt, dadurch gekennzeichnet, daß bei erregtem Magnet (4) der Anker (22) vom Ventilverschluß­ körper (1) abhebt, dadurch der Ventilverschlußkörper (1) als Regelglied frei beweglich sowie die Öffnung einer in der Betä­ tigungsstange (19) verlaufenden Beeinflussungsbohrung (5) mit Düse (6) für Gaseintritt freigegeben wird, daß damit die ein­ laßseitige Kammer (14) über die Beeinflussungsbohrung (5) und die Düse (6) mit einem Arbeitsdruckraum (9), dessen Druck die Arbeitsmembran in Öffnungsrichtung des Ventilverschlußkörpers (1) beaufschlagt, verbunden wird, daß dieser Arbeitsdruckraum (9) mit einer Abflußdüse (17) versehen ist, und daß bei nicht erregtem Magnet (4) die Schließfeder (3) über den Anker (22) und über ein zwischen Anker und Ventilverschlußkörper (1) ge­ legenes Dichtelement (13) den Ventilverschlußkörper (1) auf den Ventilsitz (23) drückt, daß damit das Dichtelement die Öffnung der Beeinflussungsbohrung (5) mediumdicht abschließt und daß damit die einlaßseitige Gehäusekammer (14) insgesamt mediumdicht abgeschlossen wird.

2. Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmembran (2) durch eine Feder (20) in Schließ­ richtung belastet ist, so daß beim Bruch der Arbeitsmembran (2) der Ventilverschlußkörper (1) selbständig in Schließstel­ lung geht bzw. in Geschlossen-Stellung bleibt.

3. Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination nach An­ spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Arbeitsdruckes im Arbeitsdruckraum (9) und damit die Sollwertvorgabe für den Gasdruckreglerteil durch ein Servoreglermeßwerk (24 oder 27) mit Servoreglermembran (10) erfolgt, deren Stellung den Durchfluß durch die Abflußdü­ se (17) steuert.

4. Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination nach An­ spruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Servoreglermembran (10) von einer Servoreglerfe­ der (11) in Richtung auf die Abflußdüse (17) gedrückt wird.

5. Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination nach An­ spruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Servoreglerfeder (11) und damit die Soll­ wertvorgabe für das Servoreglermeßwerk (24) elektromagnetisch (12) oder manuell mittels einer Einstellschraube (26) erfolgt.

6. Gasdruckregler-Sicherheitsmagnetventil-Kombination nach An­ spruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwertvorgabe für die Spannung der Servoreglerfeder (11) mittels einer Einstellschraube (26) erfolgt und daß eine Fortbewegung der Servoreglermembran (10) von der Abflußdüse (17) im Servoreglermeßwerk bei nicht erregtem Magnet (4) da­ durch bewirkt wird, daß eine am Anker befestigte Kolbenstange (25) sich durch die Beeinflussungsbohrung (5) bis zur Servo­ reglermembran (10) erstreckt und die Servoreglermembran (10) in Richtung fort von der Abflußdüse (17) wegdrückt.