DE4034628A1 - Gasdruckreduzierventil bei ueberdruck - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Gasdruckreduzierventile, die in die Speiseleitungen von Haus- und Industriegeräten eingebaut werden.

Bekannt sind Gasdruckreduzierventile, die durch ein Gehäuse gebildet sind, das durch eine manometrische Membran unterteilt ist in eine Aufnahmekammer mit einer Regelungsfeder und in eine Regelungskammer. In die Regelungskammer mündet neben einem Ausgangsanschlußstück ein Eingangsanschlußstück, das mit einer Ventilklappe versehen ist, die vermittels eines Mechanismus in Abhängigkeit von der Verschiebung der Membran verschoben wird. Diese ist den einander entgegenwirkenden Kräften der Regulierungsfeder, die in der Aufnahmekammer untergebracht ist und des Druckes, der in der Regelungskammer herrscht, ausgesetzt. Die Ventilklappe wird unter der Wirkung der Verschiebung der Membran von einer Schließstellung, wo sie auf einem Hauptsitz aufliegt, wenn der in der Regelungskammer herrschende Druck eine vorgeschriebene, hohe Druckschwelle übersteigt, verschoben in eine Sicherheitsstellung, wo die Ventilklappe auf einem Sekundärsitz aufliegt, vorzugsweise nach Art eines vom Strömungsdruck in der stromaufwärtsliegenden Leitung beaufschlagten Ventils, wenn dieser Druck geringer ist als eine vorgegebene, niedrige Druckschwelle, wobei sie einen dazwischenliegenden Öffnungsbereich durchläuft, der dem Regelbetrieb des Druckreduzierventils entspricht.

Wenn der Druck in der Regelungskammer die vorgeschriebene hohe Druckschwelle übersteigt wegen eines Überdrucks in der Druckleitung oder wegen eines Versagens des Druckreduzierventils, werden die an den Ausgang des Ventils angeschlossenen Geräte einem zu hohen Druck unterworfen, der sie beschädigen kann. Die Erfindung vermindert diesen Nachteil.

Gemäß der Erfindung umfaßt der Mechanismus Mittel, die die Trennung von Membran und Ventilklappe bewirken, wenn der Druck eine dritte Schwelle zur Auslösung des Mechanismus übersteigt, die größer ist als die hohe Druckschwelle, sowie Mittel zur Rückstellung der Ventilklappe, die diese auf den Sekundärsitz zurückführen, sobald sie von der Membran getrennt worden ist.

Sobald ein Druck, der höher als die vorgeschriebene hohe Druckschwelle ist, in der Regelungskammer herrscht, wird die Ventilklappe auf den Sekundärsitz bewegt, derart, daß, wenn das Versagen, wie das oft der Fall ist, zurückzuführen ist auf ein schlechtes Zusammenwirken der Ventilklappe mit dem Hauptsitz, der Durchgang des Gases durch das Ventil auf sichere Weise unterbrochen wird. Das Zusammenwirken von Ventilklappe und Sekundärsitz ist zudem bei Überdruck sichergestellt, denn die Ventilklappe wird von dem Druck in der stromaufwärtsliegenden Leitung beaufschlagt.

Die Trennmittel können insbesondere zwei mit der Membran und der Ventilklappe jeweils in Verbindung stehende Elemente aufweisen, die einander zugeordnete Organe besitzen, die nach einer relativen Verschiebung der zwei Elemente zusammenwirken, wobei diese Verschiebung durch einen die Bewegung des einen der Elemente begrenzenden Anschlag erhalten wird. Das eine der Elemente kann eine Stange und das andere ein äußeres, zu der Stange konzentrisches Rohr sein, und ihre Organe weisen schrägverlaufende Bereiche auf, zwischen denen eine Kugel untergebracht ist. Wenn die schrägen Bereiche einander gegenüber zu liegen kommen, wird die Kugel seitlich verschoben und entriegelt so eines der Elemente, was den Mechanismus zur Verbindung mit der Membran freigibt und der Ventilklappe ermöglicht, sich auf ihren Sekundärsitz zu bewegen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung steht ein Zwischenrohr, das zwischen der Stange und dem äußeren Rohr angeordnet und mit einem Durchlaß für die Kugel versehen ist, durch die Kugel mit der Ventilklappe in Verbindung, bevor die Ventilklappe von der Membran gelöst wird. Das Zwischenrohr ist im Verhältnis zu dem äußeren Rohr beweglich und wird durch eine Kompensationsfeder zurückgestellt, die sich mit ihrem einen Ende an dem Zwischenrohr und mit ihrem anderen Ende an dem äußeren Rohr abstützt, derart, daß sie den Hub der Membran jenseits der hohen Druckschwelle ausgleicht, wenn der Druck sich von neuem absenkt. Die Funktion der Regelung kann so am besten gesichert werden, solange keine Auslösung stattfindet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Anschlag gebildet durch den Hauptsitz der Ventilklappe.

Die Mittel zur Rückstellung der Ventilklappe, die sie auf den Sekundärsitz zurückführen, können eine Rückstellfeder aufweisen, deren eines Ende sich auf einem Element, das mit der Membran verbunden ist, abstützt und deren anderes Ende sich abstützt an einem mit der Ventilklappe verbundenen Element.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ist eine Dichtung zwischen dem äußeren Rohr und dem Zwischenrohr vorgesehen. Gemäß einer Ausführungsform, bei welcher das Druckreduzierventil eine Entlüftungsöffnung aufweist, die in die Aufnahmekammer mündet, ist eine Öffnung in der Membran vorgesehen, und ein Ventil zum Öffnen dieser Öffnung wird mit dem Mechanismus verschoben und ist derart montiert, daß es die Öffnung öffnet, wenn der Druck eine vierte Druckschwelle übersteigt, die zwischen der hohen Druckschwelle und der dritten, der Auslöserschwelle, liegt. Man erreicht hierdurch, jenseits dieser vierten Druckschwelle ein Entweichen von Gas in die Atmosphäre, bevor eine Auslösung stattfindet, derart, daß, wenn dieses Entweichen von Gas ausreichend ist, keine Auslösung entsteht, die die Funktion des Gerätes entgültig unterbricht, außer um es zurückzustellen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Hilfsrohr zwischen das äußere Rohr und das Zwischenrohr eingesetzt, wobei das Ventil zum Öffnen der Öffnung zwischen dem äußeren Rohr und dem Hilfsrohr vorgesehen ist, und die Dichtung zwischen dem Hilfsrohr und dem Zwischenrohr.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Ansicht eines Schnittes einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Druckreduzierventils,

Fig. 2 einen Teilschnitt mit einer zwischen dem äußeren Rohr und dem Zwischenrohr eingesetzten Dichtung,

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der der Fig. 2, die das Ventil zeigt,

Fig. 4 eine Ansicht einer anderen Ausführungsform in der Schließstellung, ähnlich der der Fig. 1,

Fig. 5 eine zu der Fig. 4 analoge Ansicht in der Öffnungsstellung des Ventils, gerade jenseits der vierten Druckschwelle,

Fig. 6 eine zu Fig. 4 analoge Ansicht in der Auslösestellung und

Fig. 7 eine zu Fig. 3 analoge Ansicht einer weiteren Ausführungsform.

Das Gasdruckreduzierventil gemäß Fig. 1 weist ein Gehäuse (1) aus einem dichten Material auf, das unterteilt ist durch eine weiche Membran (2) in eine Aufnahmekammer (3) mit einer Regelungsfeder (4) und in eine Kammer (5), wo ein Anschlußstück (6) für die Eingangsleitung und ein Anschlußstück (7) für die Ausgangsleitung einmünden. Das Anschlußstück (6) für die Eingangsleitung bildet einen Hauptsitz (8) und einen Sekundärsitz (9), zwischen denen die Ventilklappe (10) sich hin- und herbewegen kann, die mit der Führung (11) an einen Mechanismus angeschlossen ist, der eine Stange (12), eine Gelenkachse (13), einen Hebel (14) und eine Kappe (15) aufweist. Vom Boden der Kappe erhebt sich eine Stange (16), an welcher eine um den Umfang verlaufende Auskehlung (17) vorgesehen ist, in der Kugeln (18) untergebracht sind. Ein Anschlag (19) erstreckt sich von dem Gehäuse (1) und befindet sich gegenüber dem freien Ende der Stange (16) in einer bestimmten Entfernung von dieser.

Von der Membran (2) erstreckt sich in der Aufnahmekammer (3) ein äußeres Rohr (20), das einen zylindrischen Bereich aufweist, der direkt auf der Membran sich erhebt, gefolgt von einem konischen Bereich (21) und einem weiteren zylindrischen Bereich (22), der mit den Kugeln (18) in Berührung steht. Ein Zwischenrohr (23), das einen oberen Rand (24) und einen unteren Rand (25) aufweist, ist zwischen das äußere Rohr (22) und die Stange (16) eingesetzt und besitzt gegenüber der Auskehlung (17) Durchbrechungen (26) für die Kugeln (18). Das eine der Enden einer Kompensationsfeder (27) , die sich in der Aufnahmekammer (3) erstreckt, stützt sich ab auf der Membran (2), während das andere Ende sich abstützt auf der unteren Fläche des oberen Randes (24). Das eine der Enden einer Rückstellfeder (28), die in der Kappe (15) untergebracht ist, stützt sich auf der unteren Fläche des unteren Randes (25) ab, während das andere Ende sich am Boden der Kappe abstützt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist eine Dichtung (29) zwischen dem Zwischenrohr (23) und dem äußeren Rohr (20) vorgesehen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist ein Ventil zwischen dem Zwischenrohr (23) und dem äußeren Rohr (20) vorgesehen, wobei der Weg der Gasdurchströmung außer dem Ventil eine Öffnung (30) umfaßt, die in dem äußeren Rohr (20) und damit, wie ersichtlich, in der Membran (2) vorgesehen ist, da das Rohr (20) mit dieser festverbunden ist.

Wenn der Druck in der Kammer (5) geringer wird als die niedrige, vorgegebene Druckschwelle, senkt sich die Membran (2) ab. Der Mechanismus (11) bis (22) bewegt die Ventilklappe (10) auf ihren Sitz (9).

Wenn der Druck in der Kammer (5) eine vorgegebene hohe Druckschwelle überschreitet, bewegt sich die Ventilklappe (10) die in einer Zwischenstellung zwischen den Ventilsitzen (8) und (9) sich befand, auf den Sitz (8). Wenn trotzdem der Druck noch weiter in der Kammer (5) ansteigt, bis er eine vierte, als Zwischenschwelle bezeichnete Druckschwelle übersteigt, wird die Feder (27) zusammengedrückt, und die Membran (2) entfernt sich von dem unteren Rand (25). Gas kann zwischen dem Zwischenrohr (23) und dem äußeren Rohr (20) eintreten und nach außen durch die Entlüftungsöffnung (31a) entweichen, wobei es durch die Aufnahmekammer (3) strömt. Wenn nichtsdestoweniger der Druck weiter anwächst, verschieben sich, im Hinblick darauf, daß das Ventil und/oder die Entlüftungsöffnung nur eine begrenzte Menge an Gas entweichen lassen, die Membran und damit das äußere Rohr (20) weiter nach oben, bis der konische Teil (21) in den Bereich der Kugeln (18) kommt. Die Kugeln (18) entweichen, indem sie die Auskehlung (17) verlassen. Die Stange (16) fällt unter der Wirkung der Schwerkraft oder mehr noch, unter der Wirkung der Kraft der Feder (28), nach unten und betätigt durch den Mechanismus, bestehend aus dem Hebel (14), der Gelenkachse (13) und der Stange (12), die Ventilklappe (10), um sie auf ihren Sekundärsitz (9) zu bewegen. Da, wie häufig, das Versagen des Druckreduzierventils zurückzuführen ist auf einen schlechten Sitz der Ventilklappe (10) auf ihrem Sitz (8), wird jetzt der Durchtritt von Gas auf sichere und zuverlässige Weise unterbrochen, bis man ihn wieder herstellt. Andererseits bewirkt ein Überdruck in der Druckleitung die Entfernung der Ventilklappe (10) von ihrem Hauptsitz (8) und ihre Hinbewegung auf den Sekundärsitz (9), so daß größtmögliche Sicherheit des Verschlusses durch das Zusammenwirken der Ventilklappe (10) und des Ventilsitzes (9) gewährleistet ist.

In Fig. 4 erkennt man die gleichen Elemente wie in Fig. 1, nur ist hier das äußere Rohr ersetzt durch eine Anordnung aus einem neuen äußeren Rohr (31) und einem weiteren Zwischenrohr. Dieses Zwischenrohr umfaßt einen ersten zylindrischen Teil (32), der durch einen oberen Rand (34) und einen unteren Rand (33) begrenzt ist. Vom oberen Rand (34) geht ein konischer Teil (35) aus, der durch einen zylindrischen Teil (36) verlängert ist, der sich im Bereich der Kugeln (18) erstreckt. Das äußere Rohr (31) geht aus der Membran (2) hervor. Seine Länge ist geringer als der zylindrische Teil (32) des Hilfsrohrs. Das äußere Rohr liegt zwischen den Rändern (34) und (33). In Fig. 4 ist der Rand (33) auf dem Rand (25) abgestützt.

In Fig. 5 ist der Druck in der Kammer (5) über die vierte Schwelle angestiegen. Die Membran (2) hat sich gehoben. Das äußere Rohr (31) kommt zum Anschlag an dem oberen Rand (34) und gibt dadurch einen Weg frei zwischen dem Rand (33) und der Membran (2), derart, daß das durch diesen Weg strömende Gas in die Kammer (3) und von dort zur Entlüftungsöffnung (31a) entweichen kann. Diese Stellung ist insbesondere in Fig. 7 dargestellt.

In Fig. 6 hat sich der Druck in der Kammer (5) noch mehr erhöht, die Membran (2) hat ihre Aufwärtsbewegung fortgesetzt. Das äußere Rohr (31) ist nach oben an den Rand (34) des Hilfsrohres angestoßen, derart, daß dieses ebenfalls nach oben geschoben wird und daß nun der konische Teil (35) in den Bereich der Kugeln (18) gelangt. Diese verlassen die Auskehlung in der Stange (16), die sich, insbesondere unter der Wirkung der Feder (28) absenkt, und, wie bei der Ausführungsform in Fig. 4, die Ventilklappe (10) auf den Ventilsitz (9) bewegt.

Claims (9)

1. Gasdruckreduzierventil, gebildet durch ein Gehäuse (1), das durch eine Membran unterteilt ist in eine Aufnahmekammer (3) mit einer Regelungsfeder (4) und in eine Regelungskammer (5), wo außer einem Anschlußstück für die Ableitung (7) ein Anschlußstück für die Zuleitung (6) einmündet, das mit einer Ventilklappe (10) versehen ist, wobei diese Ventilklappe (10) durch die Wirkung eines Mechanismus (11) bis (22) in Abhängigkeit von einer Verschiebung der Membran (2), welche den einander entgegenwirkenden Kräften der Regelungsfeder (4) und dem Druck in der Regelungskammer (5) unterworfen ist, bewegbar ist von einer Schließstellung, wo die Ventilklappe auf einem Hauptventilsitz (8) aufliegt, wenn der besagte Druck eine vorgegebene hohe Druckschwelle übersteigt, in eine Sicherheitsstellung, wo die Ventilklappe auf einem Sekundärventilsitz (9) aufliegt, vorzugsweise nach Art einer vom Strömungsdruck in der stromaufwärtsliegenden Leitung beaufschlagten Ventilklappe, wenn der besagte Druck geringer ist als eine vorgegebene, niedrige Druckschwelle, wobei die Ventilklappe einen dazwischenbefindlichen Öffnungsbereich durchläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus Mittel zur Trennung (17, 18, 22) der Verbindung von Membran (2) und Ventilklappe (10) aufweist, wenn der besagte Druck eine dritte, höhere Auslösedruckschwelle übersteigt, die höher ist als die hohe Druckschwelle sowie Mittel zur Rückstellung der Ventilklappe (28), durch die sie auf den Sekundärsitz (9) zurückführbar ist, sobald die Verbindung mit der Membran (2) gelöst ist.

2. Druckreduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Trennung zwei Elemente (16, 22) aufweisen, die mit der Ventilklappe (2) beziehungsweise mit der Membran (10) verbunden sind und einander zugeordnete Organe (17, 21) aufweisen, die nach einer gegebenen Relativbewegung der zwei Elemente, erreicht durch einen die Bewegung des einen Elementes begrenzenden Anschlag (19), miteinander zusammenwirken.

3. Druckreduzierventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Elemente eine Stange (16), und das andere ein äußeres, zur Stange (16) konzentrisches Rohr ist und ihre Organe schräge Flächen (17, 21) aufweisen, zwischen denen eine Kugel (18) untergebracht ist.

4. Druckreduzierventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Zwischenrohr (23), das zwischen der Stange (16) und dem äußeren Rohr (22) angeordnet ist und eine Durchbrechung (26) für die Kugel (18) aufweist, und das mit der Ventilklappe (10) durch die Kugel (18) in Verbindung steht, bevor die Ventilklappe von der Membran (2) getrennt wird, und das relativ zum äußeren Rohr beweglich und durch eine Ausgleichfeder (27) zurückstellbar ist, deren eines Ende an dem Zwischenrohr (23) und deren anderes Ende an dem äußeren Rohr (22) angreift, derart, daß sie den Hub der Membran jenseits der hohen Druckschwelle ausgleicht, wenn der Druck sich von neuem absenkt.

5. Druckreduzierventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag gebildet ist durch den Hauptventilsitz (8).

6. Druckreduzierventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Rückstellung der Ventilklappe (10) auf den Sekundärsitz (9) eine Rückstellfeder (28) aufweisen, deren eines Ende an dem Zwischenrohr (23) und deren anderes Ende an einem Element (14) angreift, das mit der Ventilklappe verbunden ist.

7. Druckreduzierventil nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Dichtung (29) zwischen dem äußeren Rohr (20) und dem Zwischenrohr (23).

8. Druckreduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einer Entlüftungsöffnung (31a), die in die Aufnahmekammer (3) mündet, gekennzeichnet durch einen in der Membran (2) vorgesehenen Durchlaß (30) und durch ein Ventil zum Öffnen des Durchlasses, welches mit dem Mechanismus bewegt wird und das derart angeordnet ist, daß es den Durchlaß öffnet, wenn der Druck eine vierte Druckschwelle übersteigt, die zwischen der hohen Druckschwelle und der dritten, der Auslösedruckschwelle, liegt.

9. Druckreduzierventil nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch ein Hilfsrohr (32), das zwischen dem äußeren Rohr (31) und dem Zwischenrohr (23) angeordnet ist, wobei das Ventil zum Öffnen des Durchlasses zwischen dem äußeren Rohr (31) und dem Hilfsrohr (32) vorgesehen ist und die Dichtung (29) zwischen dem Hilfsrohr (32) und dem Zwischenrohr (23) vorgesehen ist.