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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Druckreduziereinheit oder ein
integriertes Druckreduzierventil mit einstellbarem Druck oder Durchfluss, die
bzw. das kostengünstig,
robust und leicht zu Verwenden und zu Warten ist, für Gasflaschen,
insbesondere für
Gasflaschen, die im Bereich des Schweißens, in Labors u. dgl. verwendbar
sind.
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Es
sind zahlreiche Arten von integrierten Druckminderern und Druckreduzierventilen
bekannt, siehe z.B. die Druckschrift EP-A-0 747 796. Die am weitesten
entwickelten bieten Funktionen zum Regulieren des verminderten Drucks,
zum Ablesen des Hochdrucks und des verminderten Drucks durch Druckmesser,
eine Gasrücklaufsperre,
eine Drucksperre, eine Schnellkupplung, usw. Die einfachsten bieten
eine nicht einstellbare Reduzierung und keine Möglichkeit zum Ablesen des verminderten
Drucks, da dieser definitionsgemäß unveränderlich
ist.
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Weitere
Vorrichtungen, Regler und/oder Gasdruckminderer werden von den Druckschriften FR-A-2
447 573, EP-A-0
959 293 und US-A-3 776 412 beschrieben.
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Es
ist ebenfalls bekannt, dass die Druckminderer als Durchflussgeneratoren
verwendet werden können:
indem man ihren Ausgangskreislauf mit einer kalibrierten Öffnung versieht,
erhält
man ein bestimmtes Verhältnis
zwischen dem Druck unterhalb dieser Öffnung, d.h. dem verminderten
Druck, und dem Durchfluss, unter der Voraussetzung, die Druckverlustgrenzen
in dem Gasverwendungskreislauf einzuhalten. Es ist z.B. bekannt,
dass unter der Voraussetzung, in der kalibrierten Öffnung eine
Schallströmung
einzurichten, das Ver hältnis,
das den Erzeugungsdruck mit dem Durchfluss verbindet, linear ist.
Eine Schallströmung
wird sichergestellt, indem man ein Verhältnis von 2 (1,8 für Luft)
zwischen dem absoluten Druck am Eingang der Öffnung und dem absoluten Druck
an ihrem Ausgang einhält.
Somit wird im folgenden Text z.B. häufig die Durchflussregulierung
als Alternative zur Druckregulierung erwähnt.
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Die
am weitesten entwickelten Geräte
sind wegen der Anzahl der eingesetzten Bestandteile auch die umfangreichsten
und die mit der kompliziertesten Wartung. Sie sind perfekt für große Flaschen geeignet,
sie passen gut in die Hülle,
die von dem Fassdurchmesser der Flaschen festgelegt wird, ihre Masse
ist unbedeutend im Verhältnis
zur Masse der Flaschen, die sie aufnehmen, und im Übrigen werden diese
Flaschen seltener als die kleinen Flaschen transportiert, sie werden
anhand von Fahrgestellen verschoben, und werden im Allgemeinen von
erfahrenen Bedienungspersonen verwendet.
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Insbesondere
bei Flaschen mit geringem Rauminhalt, d.h. die ein Fassungsvermögen von
0,5 bis 12 Liter (geometrisches Volumen) aufweisen, hat sich das
Problem gestellt, einem Druckminderer oder einer integrierten Druckreduzierventil-Anordnung, der
bzw. die Platz sparend, robust, kostengünstig, leicht zu warten und
zu verwenden ist, den vollen Bedienungskomfort zu vermitteln, wobei
zu beachten ist, dass die kleinen Flaschen häufig transportiert werden,
und deshalb vermehrt Stößen und
Vibrationen ausgesetzt sind, und auch dass sie wegen ihrer kleinen
Größe ihr Ventil
vermehrt mit ihrer Verwendung eingehender Verschmutzung und Spritzern, z.B.
von heißen
Metall- oder Oxydteilchen z.B. bei Schweiß- oder Schneidarbeiten, aus setzen.
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Einer
der kritischsten Punkte der Druckminderer und der integrierten Druckreduzierventil-Anordnung
ist der Druckmesser, der den verminderten Druck misst, da er sehr
empfindlich sein muss, um eine brauchbare Information zu ergeben,
und sehr robust, um nicht durch Stöße und Vibrationen beschädigt und
somit verstellt zu werden. Um jedoch wirksam zu sein, verwendet
ein klassischer Druckmesser z.B. ein Bordonrohr, das leicht verformbar
und somit auch gegen Stöße und eine
große
Verstärkung
der Bewegung und somit der unerwünschten
Verformungen empfindlich ist, wobei diese beiden Kennzeichen zur
Zerbrechlichkeit beitragen.
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Dieser
Druckmesser ist jedoch bei den bekannten Druckminderern und integrierten
Druckreduzierventil-Anordnungen das einzige Mittel, um den tatsächlich abgegebenen
Druck zu kennen.
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Im Übrigen nimmt
dieser Druckmesser einen nicht unbeachtlichen Platz ein.
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Es
hat sich also das Problem gestellt, entweder den Druckmesser zu
verstärken,
aber dies zieht Kosten mit sich, und seine Größe zu verringern, aber dies
reduziert die Genauigkeit der Ablesung, oder ein anderes Ablesungsmittel
zu finden.
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Es
ist bekannt, dass Druckminderer den Weg der Stellschraube des Druckminderers über eine
Art Vernier einteilen, der den Vorteil hat, scheinbar präzise zu
sein, jedoch mit parallaxenartigen Ablesefehlern und langen Eigenzeiten über mehrere
Schraubendrehungen im Gebrauch unpraktisch ist.
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Die
Wartungsprobleme, die bei Druckminderern und integrierten Druckreduzierventil-Anordnungen
auftreten, konzentrieren sich häufig
auf die Druckmesser, insbesondere auf den Druckmesser, der den verminderten
Druck misst, da er der empfindlichste und damit zerbrechlichste
ist. Lösungen,
um sein Einbauen und Auswechseln zu erleichtern und um seine Widerstandsfähigkeit
zu steigern, wurden in der EP-A-0 747 796 angegeben, doch ihr Kaufpreis bleibt
hoch und ihr Austausch erfordert die Stilllegung des Geräts.
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Ein
weiterer Bestandteil, der Anlass zu Komplikationen bei der Wartung
gibt, ist die Stellschraube.
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Um
ihre Unverlierbarkeit zu garantieren und ihren Weg zu begrenzen,
damit eine Druckgrenze nicht überschritten
wird, sind die bekannten Schrauben mit der "Kappe" zur Druckreduzierung einstückig und
ihr Austausch im Falle von Verschleiß oder Beschädigung zieht
das fast vollständige
Ausbauen des Druckminderers mit nicht außer Acht zu lassenden Risiken
der Verschmutzung oder eines Fehlers beim Wiedereinbauen mit sich,
und mit einem Regulierverfahren, das Mittel verlangt, die im Allgemeinen
den Fabriken zum Einbauen von Druckminderern oder integrierten Druckreduzierventil-Anordnungen
vorbehalten sind, wodurch ein Rücksenden
des Geräts
an den Hersteller erforderlich wird.
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Eine
Teillösung,
die jedoch nicht ganz zufrieden stellend ist, wird in der Druckschrift
US-A-3 699 998 beschrieben, die einen Druckregler lehrt, der leicht
auszubauen und zu kalibrieren ist. Mit einer derartigen Vorrichtung
ist es nicht mehr notwendig, einen Druckmesser oder einen anderen
Druckanzeiger zu verwenden, da das drehbare Handrad, mit dem sie
ausgestattet ist, eine Indexierung umfasst und durch das Vorhandensein
von Wegbegrenzungsstiften auf einen Winkelweg von 360° begrenzt ist.
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Bei
dieser Vorrichtung mit Betätigung
um eine Drehung, d.h. 360°,
besteht das auftretende Problem allerdings darin, dass es für eine Bedienungsperson
schwierig sein kann, zu verstehen, ob das Ventil sich in seiner
maximalen oder minimalen Regulierposition befindet, da diese beiden
Positionen zusammenfallen, was ein nicht außer Acht zu lassendes Sicherheitsproblem
hervorbringt.
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Zudem
kann ein Parallaxenfehler auftreten, wenn die Bedienungsperson die
von der Vorrichtung gezeigten Angaben abliest.
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Im Übrigen ist
es für
die Bedienungsperson nicht praktisch, das Handrad über eine
ganze Drehung betätigen
zu müssen.
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Außerdem fällt ein
industriell, also mit Toleranzen, hergestelltes Betätigungshandrad,
das anschließend
an einer Druckreduzierventil-Anordnung angebracht wird, beim Anbringen
niemals genau auf dieselbe Winkelposition, wobei sich dies im Gebrauch
durch Verschleiß und
Verstemmung der verschiedenen Einzelteile noch verstärkt auswirkt,
und es kann sich daraus ergeben, dass die Mindestregulierungsmarkierung
sich am Ende des Weges leider gegenüber dem Stellanzeiger befindet,
während
das Handrad in Wirklichkeit in seine Höchst regulierungsstellung verschraubt
ist.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung es ist somit, die oben genannten Probleme
zu lösen,
indem ein verbesserter Druckminderer oder eine verbesserte integrierte
Druckreduzierventil-Anordnung angegeben wird, d.h. der bzw. die
eine einfachere Handhabung durch die Bedienungsperson ermöglicht und dabei
die Probleme behebt, die bei den bekannten Vorrichtungen bestehen,
insbesondere bei der Vorrichtung aus der Druckschrift US-A-3 699 998.
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Die
erfindungsgemäße Lösung besteht
demnach aus einer Druckreduziereinheit oder einer integrierten Fluiddruckreduzierventil-Einheit
bzw. Anordnung, die das Regeln oder Einstellen des Drucks oder des
Durchflusses eines Fluids ermöglichen,
einen Grundkörper
umfassend, in welchem mindestens ein innerer Fluiddurchgang zwischen
mindestens einer Fluideingangsöffnung,
durch die ein Fluid unter Hochdruck eintritt, und mindestens einer
Fluidausgangsöffnung,
durch die das Fluid unter einem Tiefdruck, der geringer als der
Hochdruck ist, austritt, ausgebildet ist; wobei Regelungsmittel
des Drucks und/oder des Durchflusses des Fluids in oder an mindestens
einem Teil des inneren Fluiddurchgangs angeordnet sind, um eine
Regelung des Durchflusses und/oder des Drucks des Fluids zu ermöglichen,
das in dem inneren Durchgang zwischen den Eingangs- und Ausgangsöffnungen
zirkuliert, zu ermöglichen; und
mindestens ein Mittel mit drehbarem Handrand, das durch eine Bedienungsperson
betätigt
werden kann und mit den Regelungsmitteln des Drucks und/oder des
Durchflusses des Fluids als Reaktion auf eine Drehbetätigung des
Mittels mit drehbarem Handrad zusammenwirkt, um den Druck und/oder den
Durchfluss des Fluids, das in dem inneren Fluiddurchgang zirkuliert
und durch die Fluidausgangsöffnung
austritt, zu regeln oder einzustellen, wobei das Mittel mit drehbarem
Handrad beim Drehen zwischen mehreren verschiedenen Winkelstellungen
beweglich ist, wobei jede Winkelstellung einem gegebenen Fluiddruck-
oder Fluiddurchflusswert entspricht.
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Erfindungsgemäß weist
das Mittel mit drehbarem Handrad einen Winkelweg auf, der zwischen 250° und 350° liegt.
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Von
Fall zu Fall kann die Einheit oder Anordnung der Erfindung eines
oder mehrere der folgenden Kennzeichen umfassen:
- – Die Mittel
zum Regeln des Fluiddrucks oder Fluiddurchflusses umfassen eine
Druckreduzierungsschraube oder einen Nocken, die bzw. der über eine
Feder auf mindestens eine Klappe einwirkt.
- – Die
Druckreduzierungsschraube hat mindestens ein Gewinde.
- – Die
Druckreduzierungsschraube umfasst ein mehrgängiges Gewinde.
- – Der
Durchmesser des drehbaren Handrads beträgt mindestens 50 mm.
- – Das
Mittel mit drehbarem Handrad umfasst einen oder mehrere Anschläge zur Wegbegrenzung,
wobei die Anschläge
vorzugsweise an der Innenseite des drehbaren Handrades ausgebildet sind.
- – Das
Mittel mit drehbarem Handrad ist aus gegossenem Polymermaterial
hergestellt.
- – Der
Winkelweg des drehbaren Handrades ist kleiner oder gleich 345°, vorzugsweise
kleiner oder gleich 340°.
- – Der
Winkelweg des drehbaren Handrades ist größer oder gleich 280°, vorzugsweise
größer oder
gleich 300°.
- – Der
Winkelweg des drehbaren Handrades liegt vorteilhaft zwischen 305° und 335°, vorzugsweise in
der Größenordnung
von 310° bis
325°.
- – Die
Regelungsmittel des Fluiddrucks oder des Fluiddurchflusses umfassen
außerdem
mindestens eine Klappe und/oder mindestens eine Feder.
- – Die
Einheit umfasst außerdem
einen beweglichen und durch die Bedienungsperson zwischen mindestens
einer Öffnungsstellung
des Fluiddurchflusses und mindestens einer Schließstellung
des Fluiddurchflusses betätigbaren
Hebel, wobei der Hebel auf eine Klappe einwirkt, die es ermöglicht,
den Durchgang des Fluids in mindestens einem Durchgang des Grundkörpers zuzulassen
oder zu verhindern.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Behälter für Druckfluid, insbesondere
eine Gasflasche, die mit einer Druckreduziereinheit oder einem Druckreduzierventil
gemäß der Erfindung
ausgestattet ist, wobei die Einheit vorzugsweise in eine Schutzkappe,
die an dem Behälter
angebracht ist, eingefügt
und dadurch geschützt
ist.
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In
der Praxis besteht die Lösung
der Erfindung darin, eine Druckreduziereinheit oder ein Druckreduzierventil
anzugeben, deren Betriebsweise nachstehend mit Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert werden
soll. Es zeigen:
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1 den
Weg des Handrads einer erfindungsgemäßen Einheit,
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2a und 2b schematisch
die Betriebsweise einer erfindungsgemäßen Einheit, insbesondere die
Wechselwirkung des Handrads mit den Einzelteilen des Körpers, die
sich unter dem Handrad befinden,
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3 eine
Alternative zu 1, 2a und 2b,
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4 eine
Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Druckreduziereinheit,
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5 die
Einheit aus 4 in eine Schutzkappe eingefügt,
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6 verschiedene
Ansichten des drehbaren Handrads einer erfindungsgemäßen Einheit,
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7 eine
ausführliche
Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Druckreduzierventileinheit,
und
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8 eine
Ansicht des Hebels 116 aus 7.
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Erfindungsgemäß wird der
Druck oder der Durchfluss des Fluids anhand eines eingeteilten 111 Handrads 110 reguliert,
das mit jeder Winkelstellung 111 einen Durchfluss- oder
Druckwert in Übereinstimmung
bringt. Der Nutzweg dieses Handrads 110 ist wesentlich
kleiner als eine Umdrehung (360°),
d.h. kleiner als 350°,
um eine mögliche
Verwechslung um eine oder mehrere Umdrehungen zu vermeiden.
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Eine
Druckreduzierungsschraube 112, die sich in dem Körper 100 der
Einheit befindet, wird in Abhängigkeit
von dieser Auflage der Wegbegrenzung auf weniger als eine Umdrehung
festgelegt, und die Schraube verfügt z.B. über ein mehrgängiges Gewinde.
Alternativ kann die Druckreduzierungsschraube 112 durch
einen Nocken ersetzt werden.
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Im Übrigen ist
das Handrad 110 derart bemessen, dass die Schraube 112 leicht
zu betätigen ist,
d.h. sie weist einen ausreichend großen Durchmesser auf, z.B. größer als
50 mm, damit das zum Festziehen der Druckreduzierungsfeder 113 notwendige
Drehmoment mühelos
auf die Schraube 112 übertragen
werden kann. Ein großes
Druckreduzierungshandrad 110 bietet eine große Oberfläche zum Aufprägen von
gut lesbaren Markierungen 111 oder Zahlen. Vorzugsweise
ist die Oberfläche,
welche die Prägungen 111,
Markierungen oder Zahlen aufnimmt, im Verhältnis zu der Drehachse des
Handrads 110 schräg,
da diese besondere Anordnung den Vorteil bietet, das Ablesen der
Markierungen und Zahlen 111 sowohl oben als auch auf der
Seite des Handrads zu erlauben, was für kleine, mit dieser Einheit ausgestattete
Gasflaschen wichtig ist.
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Die
Anschläge 114 zur
Wegbegrenzung befinden sich auf dem Handrad 110 selber,
wodurch ein guter Widerstand gegen die großen Kräfte, die das Handrad 110 wegen seines
großen
Durchmessers aufnimmt, wenn es betätigt wird, geboten werden kann.
Vorzugsweise befinden sich diese Anschläge 114 innerhalb des
Handrads 110, was das Risiko beseitigt, die Hand der Bedienungsperson
zwischen den Anschlägen 114 des
Handrads und den Anschlägen 115 des
Körpers 100 einzuklemmen.
Diese besondere Anordnung führt
auch zu einer einfacheren Formauslegung, wenn das Handrad 110 durch
Formen bearbeitet wird. Schließlich
bringt diese Anordnung einen ästhetischen
Vorteil mit sich, indem eine äußere Oberfläche des
Handrads 110 um seine Drehachse symmetrisch ausgebildet
wird.
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Die
kalibrierten Druckreduzierungs- und Klappenfedern 113 werden
verwendet, um von Gerät zu
Gerät eine
konstante Druckänderungsregel
in Abhängigkeit
von dem Weg des Handrads 110 aufzuweisen. Die Abmessungstoleranzen
der anderen Bestandteile, insbesondere die Maße, die zu der Reihe von Maßen gehören, die
auf die Achse der Druckreduzierungsklappe ausgerichtet ist, sind
hinsichtlich der Regulierungsgenauigkeit nicht kritisch, da die Spiele
einfach beim Anbringen wie nachstehend beschrieben nachgestellt
werden können.
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Um
ein optimales Ergebnis zu erhalten, kann das Anbringen und Kalibrieren
des erfindungsgemäßen integrierten
Druckreduzierungsventils wie folgt erfolgen:
- – die zusammengebaute
integrierte Druckreduzierventil-Anordnung wird anschließend über ihren
Hochdruckkreislauf des Körpers 1,
der die Gaseingangsöffnung 130 umfasst,
mit Gas versorgt;
- – dann
wird die Druckreduzierungsschraube 112 re guliert, um einen
Druckbezugswert R zu erhalten, der z.B. der Wegmitte des Handrads 110 entspricht,
anhand eines Druckmessers unter normalisierten Betriebsbedingungen
(Einlaufdruck, Auslaufdruckverlust und Durchfluss mit Vergleichsgas);
- – das
eingeteilte Regulierungshandrad 110 wird derart an die
Stellschraube 112 angesetzt und damit einstückig gemacht,
dass die dem Bezugswert R entsprechende Einteilung sich gegenüber der Regulierungsmarkierung
befindet.
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Der
Austausch des Regulierungshandrads 110 anlässlich der
Wartung eines Geräts,
das entsprechend der obigen Beschreibung ausgelegt und hergestellt
wurde, übernimmt
die gleichen einfachen Verfahren wie beim Anbringen.
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Die
Auslegung eines erfindungsgemäßen integrierten
Druckreduzierungsventils mit eingeteiltem 111 Handrad 110 bietet
den Vorteil, den Durchfluss oder den Druck vorregulieren zu können, ehe
man das Gas in der Flasche 300 bis zu seinem Verwendungspunkt
zirkulieren lässt.
Die herkömmlichen
Vorrichtungen erlauben diese Möglichkeit
nicht, und deshalb neigen die Benutzer dazu, ihren Druckminderer nach
der Verwendung nicht zurückzustellen,
um ihn bei der nächsten
Verwendung nicht wieder einstellen zu müssen. Dieses Vorgehen ist für den Druckminderer
schädlich,
da die Druckreduzierungsfeder und die Druckreduzierungsklappe ständig belastet
bleiben, und ihre Eigenschaften mit der Zeit abweichen können. Die
Fähigkeit,
den Druckminderer dank seines eingeteilten Handrads voreinstellen
zu können,
kann auch dazu führen,
dass diese Art von Schraube und Handrad für Geräte übernommen werden, die mit einem Druckmesser
für verminderten
Druck ausgestattet sind.
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Ein
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen integrierten
Druckreduzierungsventils ist in 7 und 8 abgebildet.
Dieses integrierte Druckreduzierungsventil besteht aus einem Körper 100,
der ein Ein-/Ausschaltmittel aufnimmt, das von einem Vierteldrehungshebel 116 (siehe 8)
betätigt
wird, der es ermöglicht,
den Durchfluss zu öffnen oder
zu schließen,
und auf den ersten Blick zu sehen, ob die Flasche 300 auf
oder zu ist, und dessen Betätigung
sowohl beim Öffnen
als auch beim Schließen einfach
und schnell ist. Dieses System besteht aus einer Klappe 117,
deren Verschiebung durch die Drehung des einstückigen Hebels 116 geregelt
wird, der seinerseits mit einer schraubenförmigen Rampe einstückig ist,
die man in dem Körper 100 der
integrierten Druckreduzierungs-Anordnung ein- oder ausschraubt.
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Außerdem umfasst
der Körper
einen Druckminderer, der durch die zweigängige Stellschraube 112 einstellbar
ist, welche die Einstellung zwischen den Höchstwerten (z.B. 4 bar für die Sauerstoffversion
und 1,3 bar für
die Azetylenversion) und dem Druckminimum, hier gleich Null gewählt, in
weniger als einer Umdrehung, d.h. weniger als 360°, z.B. in der
Größenordnung
von 310 bis 315°,
erlaubt. Die Schraube 112 wird manuell mittels des eingeteilten 111 Handrads 110 ausdrücklich für Druck
(oder für Durchfluss)
betätigt
und beim Anbringen durch Versenken an die Stellschraube 112 angesetzt.
Die Stellwegbegrenzungen erhält
man mittels der auf dem Umfang des Handrads 110 selber
befindlichen Anschläge 114,
so dass eine begrenzte Kraft, die auf keinen Fall durch das Handrad 110 verstärkt wird, darauf übertragen wird.
Die Schraube 112 umfasst keine Drehbegrenzungen, da die
Anschläge 114 einem
starken Drehmoment ausgesetzt sein könnten, insbesondere bei diesem
Handrad 110 mit großem Durchmesser,
der für
ein müheloses
Festziehen notwendig ist, und sich somit abnutzen oder verstemmen
könnten,
was zu Abweichungen der Regulierung führen würde. Das Handrad 110 dieser
Einheit wurde ausgelegt, um bedient werden zu können, indem man entweder auf
die Seite der Kappe 200 der Flasche 300 mit den
6 Einkerbungen 118 zugreift, in die man Daumen, Zeigefinger
und Mittelfinger stecken kann und dabei einen festen dreiseitigen
Griff bildet (siehe 4 bis 6); oder
indem man vom oberen Teil der Kappe 200 aus zugreift, wobei
der Mittelfinger z.B. auf die 12 Lücken 117 drücken kann, die
auf dem Umfang des Handrads 110 angeordnet sind.
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Ein
Druckmesser 125 misst den Hochdruck, d.h. die verbleibende
Reserve der Flasche 300.
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Die
Anordnung wird vorzugsweise in der Kappe 200 der Flasche 300 untergebracht,
die dazu dient, diese vor Stößen zu schützen und
den Transport der derart ausgestatteten Flasche 300 zu
erleichtern.
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Mit
anderen Worten besteht die Lösung
der Erfindung darin, eine Beziehung zwischen den auf dem Stellhandrad
eingetragenen Einteilungen und dem von dem Gerät gelieferten Druck (oder Durchfluss)
herzustellen, d.h. dass man dadurch, dass die erwünschte Einteilung
vor eine Stellmarkierung gebracht wird, die auf dem Körper oder
einem beliebigen anderen festen Teil ausgebildet ist, den erwünschten
Druck oder Durchfluss erhält.
Aus offensichtlichen Sicherheitsgründen ist das Handrad unverlierbar
und wegbegrenzt, um den von dem Gerät sichergestellten Druck und/oder
Durchfluss einzuschränken,
ist aber leicht ohne Ausbauen des Druckminderers austauschbar und
sein Einsetzen benötigt nur
einfache Mittel, die in jeder Wartungsabteilung verfügbar sind.
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Die
Erfindung ist auf alle Druckminderer und Druckreduzierungsventile
mit Druck- oder Durchflusseinstellung anwendbar, ganz gleich für welches
Einsatzgebiet, z.B. im Bereich des Schweißens, der Lebensmittelindustrie,
eines Labors, ...
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1, 2a, 2b und 3 bilden schematisch
das Funktionsprinzip einer Druckreduzierungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung ab.
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2a zeigt
schematisch einen Körper 100 eines
Druckminderers oder Druckreduzierungsventils, der bzw. das mit einem
Handrad 110 zum Einstellen des Drucks oder des Durchflusses
eines Fluids, das durch diesen Körper 100 zirkuliert,
versehen ist, wobei das Handrad 110 auf eine Platte 119 zwischen der
Druckreduzierungsschraube 112 und der Druckreduzierungsfeder 113 einwirkt.
Die Druckreduzierungsschraube 112 legt sich in dem Handrad 110 an
einem Einfügungsbereich 121 über eines
ihrer Enden fest und versenkt sich darin. Über ihr anderes Ende wirkt
die Druckreduzierungsschraube 112 mit der Platte 119 zusammen,
wobei die Schraube 112 einen Gewindegang oder eine Rampe 128 umfasst, die
mit einem entsprechenden Gewinde oder einer Rampe 127 des
Körpers 100 zusammenwirkt,
um die Drehbewegung des Handrads 110 in eine Verschiebungsbewegung
in Richtung auf die Platte 119 oder davon weg umzusetzen.
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Ein
mit dem Körper 100 einstückiger Anschlag 115 befindet
sich unter dem Handrad 110, während sich ein anderer Anschlag 114,
der mit dem Handrad 110 einstückig ist, auf dem inneren Umfang des
Handrads 110 befindet.
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Das
Handrad 110 umfasst im Übrigen
einen vorspringenden Teil 133, der zur Betätigung durch
die Bedienungsperson von der Seite her dient, und einen Bereich 131,
der zur Betätigung
von oben her dient, wenn die Einheit in eine Schutzkappe, wie in 5 gezeigt,
eingefügt
ist.
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Im Übrigen ist
in 1 eine schematische Vorderansicht des Handrads 110 gezeigt,
die es ermöglicht,
den Weg 60 bei einer Drehung um weniger als 350°, vorzugsweise
weniger als 340°,
sichtbar zu machen. Die Stellung 51 entspricht der Stellung,
die der Anschlag 114 am Ende des Weges 60 nach
einer Drehung in negativer Richtung (–) einnimmt, während die
Stellung 52 der Stellung entspricht, die der Anschlag 114 am
Ende des Weges 60 nach einer Drehung in positiver Richtung
(+) einnimmt. Es versteht sich, dass der Weg 60 des Handrads 110 auf mindestens
350° begrenzt
ist, typischerweise auf ungefähr
310 bis 320°,
so dass jeder Winkelstellung nur eine einzige Einstellung des Drucks
(oder des Durchflusses) entspricht. Tatsächlich ist der Weg 60 auf 360° begrenzt,
wovon der Winkel 62 zwischen den Stellungen 51 und 52 abzuziehen
ist.
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3 dient
zur theoretischen Erläuterung des
Drehbetriebs des Handrads 110 in weniger als einer Umdrehung
(360°).
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Angesichts
dieser 3 versteht es sich, dass das Drehmoment KK', das an das Handrad 110 angelegt
wird, eine Kraft auf den Anschlag ausübt, die um so größer ist
je näher
sich der Anschlag an der Drehachse des Handrads befindet.
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Somit
ist für
einen Anschlag 63, der sich in dem Abstand "d" befindet, die Kraft gleich "E", für
einen Anschlag 64, der sich in einem Abstand "D" befindet, ist die Kraft gleich "e", wobei e/E = D/d. Die Kraft hätte bei
einem mit dem Körper
einstückigen Anschlag 65 und
einem mit dem Handrad einstückigen
Anschlag 55, die sich außerhalb des Handrads befinden,
noch etwas reduziert werden können,
aber aus ästhetischen
Gründen
und besonders aus ergonomischen Gründen ist diese Lösung, die
das Risiko mit sich bringt, sich die Hände in dem Zwischenraum 56 einzuklemmen,
weniger zufrieden stellend als die in den anderen Figuren gezeigte.
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Die
vorliegende Erfindung bietet also mehrere Vorteile im Verhältnis zu
den bekannten Vorrichtungen, insbesondere eine einfache Handhabung,
da der Winkelweg des Handrads auf weniger als eine Umdrehung begrenzt
ist, d.h. wesentlich weniger als 360°, wodurch die Risiken eines
Parallaxenfehlers, eines Verwechselns der Höchstregulierungsstellungen
und der Mindestregulierungsstellungen beseitigt werden, und die
Handhabung des Handrads durch die Bedienungsperson erleichtert wird.
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Es
ist außerdem
hervorzuheben, dass die Wahl von zu sehr begrenzten Winkelwegen
des Handrads, z.B. auf 180° oder
weniger, zu einer gewissen Empfindlichkeit und einer sehr reduzierten Genauigkeit
der Einstellung führt.
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Zudem
gilt für
eine Druckreduzierungseinheit, dass je kürzer die Einstellung desto
größer der Winkel
der Steigung der Druckreduzierungsschraube, und folglich desto höher das
Stelldrehmoment, und in Extremfällen
könnte
die Einstellung wegen des erstrebten breiten Stellbereichs sich
selbst umschalten, d.h. dass die Druckreduzierungsschraube von alleine
oder unter Einwirkung der geringsten Vibration oder Wärmeausdehnung
auf Null zurückkehren könnte und
dass die Einstellung nicht beständig
wäre.
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Erfindungsgemäß weist
das Mittel mit drehbarem Handrad (110) vorzugsweise einen
Winkelweg kleiner als 355° aber
größer oder
gleich 250° auf.