DE3921476A1 - Druckminderer mit gesteuerter abschaltvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer mit einem unter in Schließrichtung wirkender Federbelastung stehenden Reduzierventil zwischen einer Vordruckkammer und einer Hinterdruckkammer, auf dessen Schließteil ein in Öffnungsrichtung unter Federdruck wirkendes Druckstück angreift, welches mit einer eine die Hinterdruckkammer gegenüber einer Referenzdruckkammer abteilendenden Membran tragenden Zugstange verbunden ist, die in eine Verschlußvorrichtung eingreift, in deren Schließstellung die Zugstange und das Druckstück voneinander entkoppelt sind.

Ein derartiger Druckminderer ist aus der DE-OS 34 27 384 bekanntgeworden.

Bei dem bekannten Druckminderer befindet sich am Ende der Hinterdruckkammer ein Zusatzventil, welches in die Verbraucherleitung mündet, und dessen Druckstück über eine Hebelvorrichtung gelenkig mit der Zugstange in Verbindung steht. Für den Fall, daß der Druckminderer in seinem vorgesehenen Regelbereich arbeitet, wird durch den Hinterdruck das Zusatzventil genügend weit geöffnet, um das Brauchgas dem Verbraucher zuzuleiten. Die Verschlußvorrichtung ist dabei in einer Arbeitsstellung gehalten, welche die mit der Membran verbundenen Zugstange in Verbindung mit dem Druckstück des Reduzierventils läßt. Falls die Gasabnahme durch den Verbraucher unterbrochen wird, steigt der Druck in der Hinterdruckkammer so weit an, daß das Reduzierventil geschlossen wird. Sollte dies jedoch z. B. wegen Verschmutzungen innerhalb der Leitungsführung und vor allem im Bereich der Ventilsitze nicht gewährleistet sein, steigt der Druck in der Hinterdruckkammer ungebührlich an, so daß es zu unerwünschten Beschädigungen der Bauteile, insbesondere der Membran, kommen kann. In diesem Fall wird eine Niederdruckkammer mit dem in der Hinterdruckkammer vorherrschenden erhöhten Druck gefüllt, wodurch sich eine Niederdruckmembran, die ebenfalls an der Zugstange befestigt ist, in Schließrichtung des Reduzierventils bewegt und damit eine Sperrung in der Verschlußvorrichtung freisetzt. Diese springt nun automatisch aus ihrer Arbeitsstellung in die Schließstellung, wodurch die Zugstange von dem Druckstück entkoppelt ist. Das Reduzierventil bleibt solange geschlossen, bis die Sperrstellung der Verschlußvorrichtung von Hand wieder in die Arbeitsstellung zurückgebracht wird.

Bei dem bekannten Ventil ist es von Nachteil, daß die Sperrung des Reduzierventils nur dadurch erfolgt, daß man die Verschlußvorrichtung entweder von Hand betätigt, oder daß sie von dem Hinterdruck automatisch verriegelt wird. Im ersten Fall muß eine Bedienungsperson anwesend sein, im zweiten Fall ist eine automatische Absperrung ohne einen Druck in der Hinterdruckkammer nicht möglich. Ein abgesperrtes Reduzierventil kann nur von Hand wieder in seine Arbeitsstellung zurückgebracht werden. Somit wird das bekannte Reduzierventil lediglich im Fehlerfall abgestellt, der z. B. dann auftritt, wenn Verschmutzungen an der Zugstange bzw. an dem entsprechenden Ventilsitz ein sicheres Verschließen nicht erlauben.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Druckminderer der genannten Art so zu verbessern, daß ein gewünschtes Absperren und anschließendes Freisetzen des Reduzierventils auch in der normalen Betriebsphase möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß an der Zugstange ein Mitnehmerstück angreift, welches mit einer in Schließrichtung betätigbare Antriebseinheit verbunden ist, zu deren Ansteuerung eine vom Hinterdruck unabhängig arbeitende Steuereinheit vorgesehen ist.

Die Absperrung des Reduzierventils und damit des Druckminderers erfolgt nunmehr je nach Ansteuerung der Antriebseinheit unabhängig davon, welcher Hinterdruck zur Zeit des Betriebes oder im Fehlerfall vorherrscht. Der Druckminderer kann nunmehr abgeschaltet werden, wann immer die Situation es erfordert. Dies ist dann vorteilhaft, wenn z. B. in Druckgasanlagen mehrere Druckminderer beschaltet und an verschiedene Druckgasflaschen angeschlossen sind. Soll zum erfolgreichen Fortsetzen der Gasversorgung eine leer gewordene oder zur Neige gehende Druckgasflasche ersetzt werden durch eine neue gefüllte, so ist es nunmehr möglich, den Druckminderer ferngesteuert abzuschließen, indem ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit gegeben wird. Dieses Steuersignal kann von einer Überwachungszentrale erfolgen, oder auch geregelt durch einen Drucksensor, welcher den von der Druckgasflasche gelieferten Versorgungsdruck mißt. Nach Abschalten des Druckminderers kann nunmehr auf einfache Weise ein Flaschenwechsel erfolgen, ohne daß die einmal eingestellte Druckreduzierung verändert wird. Somit ist eine kontinuierliche Gasversorgung auch bei Auswechseln von Druckgasflaschen unter den gleichbleibenden Druckverhältnissen sichergestellt. Die Antriebseinheit kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden, beispielsweise durch elektromotorischen Antrieb der Zugstange in Form einer Gewindespindel oder bei einer Zugstange als Schubvorrichtung mit einer Tauchspulenanordnung als Antriebseinheit, wobei die Steuereinheit ein elektrischer Signalgeber ist, der entweder den Motor in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung antreibt, oder einen Tauchspulmagneten erregt oder wieder entlastet. Bei Ausfall der Steuereinheit - ob elektrisch oder pneumatisch betrieben - arbeitet der Druckminderer mit seinem eingestellten Hinterdruck weiter, so daß die Gasversorgung sichergestellt ist.

Eine zweckmäßige Ausbildung der Antriebseinheit besteht darin, sie aus pneumatischen Elementen auszuführen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn in einer Gasversorgungsanlage Druckgase verwendet werden, die im Fehlerfalle zu einem explosiblen Gasgemisch führen könnten. Durch eine pneumatische Steuerung mit einem Inertgas brauchen deswegen keine besonderen Vorkehrungen getroffen zu werden, wie sie bei einer elektrischen Antriebseinheit zur Vermeidung von Funken oder dergleichen aufgewendet werden müßten. Zur Verwirklichung einer solchen pneumatischen Antriebseinheit ist vorgesehen, sie als eine Druckkammer mit einem beweglichen Wandteil auszubilden, an dem das Mitnehmerstück befestigt ist und die Druckkammer an eine Steuergasquelle über die Steuereinheit und eine Steuerdruckleitung zu verbinden.

Eine günstige Ausbildung der Druckkammer besteht darin, sie aus einem elastischen Gummischlauch zu bilden, der in einer starren Schale aufgenommen ist, und deren bewegliches Wandteil mit dem Schlauch verbunden ist. Der Schlauch kann in die Schale eingelegt werden je nach geometrischen Erfordernissen, wobei die Hubkraft auf das bewegliche Wandteil gleichmäßig erfolgt. Insbesondere kann die Kammer, der Schlauch und das als ein Kreisring ausgeführte bewegliche Wandteil als die Zugstange radial umlaufend ausgebildet sein. Durch diese radial verlaufende Symmetrie der Antriebseinheit wird eine gleichmäßige Hubbewegung der Zugstange verwirklicht. Eine Ausbildung der Druckkammer in Form einer Kolben-Zylinder-Einheit mit dazugehörigem Kolbenantrieb ist ebenfalls möglich und wird von dem Erfindungsgedanken erfaßt. Um den Hubweg des Mitnehmerstückes einzuschränken, ist eine Begrenzung als Anschlag vorgesehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt einen Druckminderer, der im wesentlichen aus drei Gruppen besteht: Dem Ventilgehäuse (1), einer Referenzdruckkammer (2), und einer pneumatischen Antriebseinheit (3, 27, 32). Das Ventilgehäuse (1) enthält ein Reduzierventil, gebildet aus dem Ventilsitz (4) und dem Schließteil (5), auf welches eine Schließfeder (6) über einen Bolzen (7) wirkt. Die Schließfeder (6) ist zwischen Bolzen (7) und einem Ventilkammergehäuse (8) aufgenommen und spannt den Bolzen (7) in Schließrichtung vor. Das Ventilkammergehäuse (8) ist im Ventilgehäuse durch einen Schraubstopfen (42) gehalten. In das Ventilkammergehäuse (8) sind Durchlässe (9) vorgesehen, welche mit einer Vordruckkammer (10) in Verbindung sind. Die Gasversorgung erfolgt über einen Versorgungsanschluß (11), der in die Vordruckkammer (10) mündet. Strömungsabwärts zum Reduzierventil (4, 5) folgt ein Verteilerstück (12), in welches mehrere radial angeordnete Austrittskanäle (13) in eine Hinterdruckkammer (14) münden. Das Verteilerstück (12) ist von einem Stößel (15) durchdrungen, welcher als verjüngend verlaufende Spitze einer Zugstange (16) ausgebildet ist. Die Zugstange (16) ist einerseits an der Spitze der als Dom ausgebildeten Referenzdruckkammer (2) aufgenommen, andererseits ist sie über einen Zapfen (17) an einer zwischen Ventilgehäuse (1) und Referenzdruckkammer (2) eingespannten Membran (18) befestigt. Auf die Zugstange (16) wird über eine Druckfeder (19) ein in Öffnungsrichtung des Reduzierventils (4, 5) wirkende Kraft ausgeübt. Dabei greift die Druckfeder (19) zwischen einer auf der Membran (18) befestigten Membranverstärkung (20) und einem Ventilteller (21) in der Höhe der Domspitze an. Der Ventilteller (21) ist aus einem Stück mit einem Gewindeeinsatz (22) gebildet, welcher über einen Vierkant-Ansatz (23) mehr oder weniger tief in die Referenzdruckkammer (2) eingeschraubt werden kann und dadurch die Federkraft der Druckfeder (19) bestimmt. Die Zugstange (16) ist durch die gesamte Referenzdruckkammer (2) hindurch, und durch den Gewindeeinsatz (22) sowie den Vierkant-Ansatz (23) hubbeweglich angeordnet und trägt dort einen Gewindezapfen (24). An der Domspitze der Referenzdruckkammer (2) ist ein Schraubansatz (25) vorgesehen, auf den eine Druckkammer (3) der Antriebseinheit mit ihrer zentralen Gewindebohrung (26) aufgeschraubt ist. Die Druckkammer (3) ist mit einem gummielastischen Schlauch (27) gefüllt, welche einen Druckluftanschluß (28) trägt, an welchem über eine Steuerdruckleitung (29) von einer Steuereinheit (30) Steuergas aus einer Steuergasquelle (31) zugeführt werden kann. Der gummielastische Schlauch (27) ist mit einem beweglichen Wandteil (32) der Antriebseinheit (3) verbunden, welche an einen Mitnehmer (33) angreift, der auf den Gewindezapfen (24) aufgeschraubt und mit Kontermuttern (34) gekontert ist. Der Hubweg der Zugstange (16), welcher durch die Antriebseinheit zurückgelegt werden kann, ist einerseits durch die Antriebseinheit (3) selbst begrenzt, andererseits durch einen ringförmigen Anschlag (35) als Begrenzung eingeschränkt. Sowohl die Antriebseinheit (3) als auch der in ihr liegende gummielastische Schlauch (27) sowie das bewegliche Wandteil (32), zugehörige Mitnehmer (33) und Anschlag (35) sind kreisringförmig um den Schraubanschluß (25) der Referenzdruckkammer angeordnet. Das Ventilgehäuse (1) ist strömungsabwärts zur Hinterdruckkammer (14) mit einem Ausströmkanal (36) versehen, der sich über einen Verbraucheranschluß (37) zu einem nicht dargestellten Verbraucher fortsetzt. Von dem Ausströmkanal (36) setzt sich eine Druckleitung (38) zu einem Manometer (39) fort, welches mit einem Manometeranschluß (40) in das Ventilgehäuse eingeschraubt ist. Die Referenzdruckkammer (2) ist über eine Lüftungsbohrung (41) mit der Umgebung verbunden.

Zur Abschaltung des Druckminderers wird Steuergas über die Steuerdruckleitung (29) in den Innenraum des Schlauches (27) gedrückt, wodurch sich der bewegliche Wandteil (32) der Druckkammer (3) und die Zugstange (16) entgegen der Federkraft der Druckfeder (19) bewegt. Dadurch trennt sich die Stirnebene des Stößels (15) von dem Schließteil (5) des Reduzierventils, wodurch dieses von der Federkraft der Schließfeder (6) dichtend gegen den Ventilsitz (4) gehalten wird. Dadurch bleibt die Vordruckkammer (10) von der Hinterdruckkammer (14) solange abgetrennt, bis durch ein entsprechendes Steuersignal aus der Steuereinheit (30) das Steuergas zur Umgebung freigegeben wird, wodurch der gummielastische Schlauch (27) entlastet und der bewegliche Wandteil (32) durch die Federkraft der Druckfeder (19) zum Anlegen auf die Druckkammer (3) gebracht wird. Gleichzeitig bewegt sich die Zugstange (16) aufgrund der Federkraft (19) in Richtung auf das Schließteil (5) und hebt dieses entsprechend der vorherrschenden Druckverhältnisse in Vordruckkammer (10) und Hinterdruckkammer (14) an.

Claims (5)

1. Druckminderer mit einem unter in Schließrichtung wirkender Federbelastung stehenden Reduzierventil zwischen einer Vordruckkammer und einer Hinterdruckkammer, auf dessen Schließteil ein in Öffnungsrichtung unter Federdruck wirkendes Druckstück angreift, welches mit einer eine die Hinterdruckkammer gegenüber einer Referenzdruckkammer abteilenden Membran tragenden Zugstange verbunden ist, die in eine Verschlußvorrichtung eingreift, in deren Schließstellung die Zugstange und das Druckstück voneinander entkoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß an der Zugstange (16) ein Mitnehmerstück (33) angreift, welches mit einer in Schließrichtung betätigbaren Antriebseinheit (3, 27, 32) verbunden ist, zu deren Ansteuerung eine vom Hinterdruck unabhängig arbeitende Steuereinheit (30) vorgesehen ist.

2. Druckminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit als eine Druckkammer (3) mit einem beweglichen Wandteil (32) ausgebildet ist, an dem das Mitnehmerstück (33) befestigt ist, und daß die Druckkammer (3) über die Steuereinheit (30) und eine Steuerdruckleitung (29) mit einer Steuergasquelle (31) verbunden ist.

3. Druckminderer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer als eine starre Schale (3) ausgebildet ist, die einen elastischen Gummischlauch (27) aufnimmt, und deren bewegliches Wandteil (32) mit dem Schlauch (27) verbunden ist.

4. Druckminderer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (3), der Schlauch (27) und das als ein Kreisring (32) ausgeführte bewegliche Wandteil als die Zugstange (16) radial umlaufend ausgebildet sind.

5. Druckminderer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerstück (33) in seinem Hubweg durch eine Begrenzung (35) eingeschränkt ist.