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Die Erfindung betrifft einen Druckregler zur Aufrechterhaltung eines konstanten Flüssigkeitsdruckes für eine im Erdboden verlegte Rohrleitung, unter Zuhilfenahme dessen der Druck der in den Rohrleitungsabschnitten nach dem Druckregler strömenden Flüssigkeit, z. B. Wasser, auf einem konstanten vorgeschriebenen Wert gehalten werden kann, unabhängig davon, wie und auf welche Weise sich die Betriebsverhältnisse in den Rohrabschnitten nach dem Druckregler ändern.
Bei der Inbetriebhaltung von im Erdboden verlegten, eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, fördernden und bereitstellenden Rohrnetzen besteht die wichtige Forderung, dass in den die Verbraucher versorgenden Rohrleitungsabschnitten der Druck der Flüssigkeit annähernd gleich bleibt. In Rohrnetzen von Wasserleitungen strömt das Wasser meistens unter einem Druck von 4 bis 8 bar. Die Aufrechterhaltung des Druckes auf einem konstanten Wert ist deshalb unerlässlich, weil ein Teil der Verbraucher separate Einrichtungen und Konstruktionen an das Rohrnetz anschliesst, die nur dann betriebsmässig arbeiten, wenn die Flüssigkeit aus dem Rohrnetz ständig mit gleichem Druck geliefert wird.
Die Einstellung des Druckes in den Abschnitten eines Rohrnetzes kann verhältnismässig leicht vorgenommen werden, dagegen ist das Aufrechterhalten des eingestellten Druckes schwierig ; das Wasser in den einzelnen Abschnitten des Rohrnetzes wird im allgemeinen an mehrere Verbraucher gleichzeitig abgegeben, wobei in Abhängigkeit von der Zahl der Verbraucher und vom Ausmass der Inanspruchnahme eine Druckschwankung im Netz auftritt. Werden z. B. mehrere Hähne gleichzeitig geöffnet und wird eine grössere Wassermenge dem Rohrnetz entnommen, fällt der Druck ab ; ist dagegen die gleichzeitige Inanspruchnahme seitens der Verbraucher gering oder ist das Rohrnetz überhaupt nicht belastet, wird sich der Druck innerhalb des Rohrnetzes erhöhen.
Um die Unabhängigkeit des in den Rohrnetzabschnitten herrschenden Druckes von dem Ausmass des Verbrauches erreichen zu können, wurden bereits verschiedene Druckregler vorgeschlagen.
Bei den bekannten Druckreglern werden als Abstimmventil Schieber angewendet. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass zur Betätigung einerseits verhältnismässig grosse Kräfte, anderseits
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herrschenden Druck geschlossen, kann er aus seiner Schliessstellung oft nur mit grosser Kraft gelöst werden.
Bei den bekannten Druckreglern mit Schiebern besteht ferner das Steuer- und Regelorgan aus zahlreichen Bestandteilen, deren Herstellung und Montage grösste Genauigkeit und Sorgfalt beansprucht, wobei die gestellte Aufgabe nicht immer zufriedenstellend gelöst werden kann.
Die bekannten Regler weisen dabei häufig ein Ventil auf, bei dem die hohe Reibung der Ventilstangen die Empfindlichkeit des Reglers beeinträchtigt. Es wurde vorgeschlagen, anstatt der Ventile Hähne anzuwenden, bei dieser Lösung konnte jedoch das Öffnen und das Schliessen kaum koordiniert werden.
Die bekannten Druckregler mit Schiebern sind meistens überdimensioniert, die Bestandteile sind kompliziert und teuer. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der verwendete Fühler mit den übrigen Konstruktionsteilen und mit dem Schieber ausschliesslich mechanisch verbunden ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Druckregler mit Schieber besteht darin, dass die Güte der Regelung von dem in dem (primärseitigen) Rohrleitungsabschnitt vor dem Druckregler herrschenden Druck, von der durch den Druckregler je Zeiteinheit durchströmenden Flüssigkeitsmenge und von dem sekundären Rohrleitungsabschnitt, d. h. nach dem Druckregler eingestellten Druckbereich, abhängt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckregler zu schaffen, der die in den sekundären, die Verbraucher beliefernden Rohrleitungsabschnitten auftretenden Druckänderungen ohne Verzögerung wahrnimmt, das Abstimmventil in der Rohrleitung ohne Verzögerung schliesst und öffnet bzw. den Durchflussquerschnitt des Druckreglers erweitert oder drosselt ; weiters besteht die Forderung, dass die zur Bewegung des Abstimmventils erforderlichen Kräfte die zur Bewegung eines Schiebers erforderlichen Kräfte wesentlich unterschreiten und auch die bei der Bewegung auftretenden Reibungskräfte vermieden werden können. Des weiteren soll die Güte der Regelung von dem Primärdruck, von der je Zeiteinheit durchströmenden Flüssigkeitsmenge und dem eingestellten Bereich des Sekundärdruckes unabhängig sein.
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Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass ein als Membranmotor ausgebildeter
Fühler mechanisch mit einem Regelventil, hydraulisch dagegen einerseits mit dem stromabwärts eines Druck-Abstimmventils in der Rohrleitung gelegenen (sekundärseitigen) Abschnitt, anderseits mit der einen Seite eines als Kolben-Zylindereinheit ausgebildeten Einstellers verbunden ist, und dass das Regelventil hydraulisch einerseits mit dem stromaufwärts gelegenen (primärseitigen) Ab- schnitt der Rohrleitung, anderseits mit der andern Seite des Einstellers verbunden ist, wobei Ein- steller und Abstimmventil miteinander mechanisch gekuppelt sind. Der Fühler folgt ohne Verzögerung den in der sekundären Rohrleitung auftretenden Druckänderungen, und da das Regelventil starr mit der Fühler-Membran verbunden ist, erfolgt die notwendige Regelung sofort.
Hiebei kann die
Membran des Fühlers auf der einen Seite unter dem Einfluss des Druckes im sekundärseitigen Rohr- abschnitt stehen, auf der andern Seite durch die Kraft einer einstellbaren Reglerfeder beaufschlagt sein und starr mit dem Schieber des als Vierwegventils ausgebildeten Regelventils verbunden sein.
Entsprechend dieser Ausführung werden die Oberströmungsöffnungen des Vierwegventils stufenweise geöffnet und geschlossen, so dass der Regelungsablauf geschmeidig und stossfrei erfolgt. Der Arbeits- zylinder des Einstellers wird unmittelbar mit dem hohen Druck der primärseitigen Rohrleitung be- trieben, so dass der Antrieb immer mit einer ausreichend grossen Kraft durchgeführt wird. Dabei ermöglicht die Regelfeder eine einfache Auswahl des gewünschten Regelbereiches, in welchem die
Regelung erfolgen soll.
Eine weitere Besonderheit des erfindungsgemässen Druckreglers ist, dass das Abstimmventil mit einem zwischen den Endstellungen von 20 bzw. 70. verdrehbaren, unter Zuhilfenahme eines
Gummidichtungsringes schliessenden Flügelventil versehen ist. Der verhältnismässig grosse Öffnungs-
Schliessungsbereich ermöglicht eine Regelung zwischen weiten Druckgrenzen und die Anwendung des
Gummidichtungsringes ermöglicht auch im Notfall eine vollständige, sickerfreie Schliessung.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen bei im Erdboden verlegten Rohrleitungen an- wendbaren Druckreglers wird unter Zuhilfenahme der Zeichnung schematisch nachstehend näher erläutert.
Der Druckregler besteht aus einem Druck-Abstimmventil --1--, einem Einsteller --2--, einem
Regelventil --3--, einem Fühler --4-- sowie aus die erwähnten Bauteile miteinander sowie mit den
Rohrleitungsabschnitten des Netzes verbindenden Rohrleitungen.
Zu dem Abstimmventil-l-gelangt Flüssigkeit, z. B. Wasser, durch eine Rohrleitung --5--, die einen Teil des primären Rohrleitungsabschnittes bildet. Das durch das Druck-Abstimmventil --1-- hindurchströmende Wasser gelangt durch eine weitere Rohrleitung --6-- zu den Verbrauchern. Die
Rohrleitung --6-- bildet einen Teil des sekundären Rohrleitungsabschnittes. Aus der primären Rohrleitung --5-- zweigt vor dem Druck-Abstimmventil --1-- eine Rohrleitung --7-- ab und führt zu dem Regelventil --3--. Ferner zweigt von der Rohrleitung --6-- nach dem Abstimmventil --1-- eine Rohrleitung --8-- ab, die in den Oberteil des Fühlers --4-- mündet.
Dem Wesen nach ist der Fühler --4-- ein Membranmotor, dessen Gehäuse --9-- durch eine Membran --10-- in gegeneinander isolierte bzw. abgedichtete untere und obere Räume getrennt ist. An der Membran --10-- ist unten ein Gestänge --11-- befestigt, das über die Unterseite des Gehäuses hinabreicht. Das Gestänge --11-- ist von einer Feder --12-- umschlossen, deren oberes Ende an einer Scheibe, deren Stellung an dem Gestänge mit Hilfe einer Gewindeverbindung eingestellt werden kann, deren unteres Ende dagegen sich auf der oberen Fläche des Regelventilgehäuses abstützt.
Durch die an die sekundäre Rohrleitung --6-- angeschlossene Rohrleitung --8-- kann die Flüssigkeit, in den oberen Raum des Gehäuses --9-- oberhalb der Membran --10-- eintreten. Die Flüssigkeit überträgt damit den in der Rohrleitung --6-- jeweils herrschenden Druck auf die obere Fläche der Membran --10--.
Erhöht sich der Druck in der Rohrleitung --6--, wird die Membran--10-- aus ihrem in der Zeichnung veranschaulichten Ruhestand nach unten bewegt und verschiebt das Gestänge --11--. Fällt dagegen der Druck in der Rohrleitung --6-- ab, strömt die Flüssigleit aus dem oberen Raum des Gehäuses --9-- über die Rohrleitung --8-- in die Rohrleitung --6-- zurück, wodurch der in dem oberen Raum des Gehäuses --9-- herrschende Druck abfällt, d. h. die sich nach oben bewegende Membran --10-- nimmt das Gestänge --11-- mit sich. Die Bewegung der Membran --10-- und des Gestänges --11-- aufwärts wird durch den Druck der Feder --12-- unterstützt.
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Das Gestänge --11-- ist mit der Regelspindel des Regelventils --3-- starr verbunden, so dass bei einer Bewegung des Gestänges --11- auch die Regelspindel mitgenommen wird. Das Regelventil - ist als Vierwegventil ausgestaltet ; an der Ventilkammer sind Bohrungen vorgesehen, des- weiteren sind in der beweglichen Regelspindel zur Verbindung der Bohrungen Kanäle vorhanden.
Die in der Regelspindel vorhandenen Kanäle sind derart ausgebildet, dass in den Endstellungen der Regelspindel die entsprechenden Bohrungen miteinander verbunden sind. Die Endstellungen der Regelspindel entsprechen den zulässigen Wert unter-bzw. überschreitenden Werten des in der
Rohrleitung -6-- herrschenden Druckes.
An die an dem Gehäuse des Regelventils --3-- vorhandene Bohrung --13-- ist die Rohrleitung - angeschlossen. Eine Bohrung -14-- ist mit der in das Freie mündenden Rohrleitung --15-- verbunden. Eine Bohrung --16-- ist an das eine Ende einer Rohrleitung --17-- angeschlossen, deren anderes Ende in die sekundärseitige Rohrleitung --6-- mündet. Die an dem Gehäuse des Regelven- tils-3-ausgebildete Bohrung-18-ist über eine Rohrleitung --19-- mit dem oberen Ende des
Zylinders des Einstellers --2-- verbunden. Eine Bohrung --20-- ist über eine Rohrleitung --21-- mit dem unteren Ende des Zylinders des Einstellers --2-- verbunden.
Im wesentlichen ist der Einsteller --2-- ein hydraulischer Arbeitszylinder, in dem sich ein
Muffenkolben bewegt. Der Kolben wird von dem Druck der über die Rohrleitungen --19, 21-- in den Zylinder eintretenden Flüssigkeit in Bewegung gesetzt.
Der Kolben des Einstellers --2-- ist mit einer Kolbenstange --22-- verbunden, deren äusseres
Ende verdrehbar an den Arm --23-- angeschlossen ist, wogegen das andere Ende des Armes --23-- auf der Welle -24-- des Flügelventils befestigt ist. Das Flügelventil kann von der Kolbenstange --22-- in Bewegung gesetzt werden.
Die Funktion des erfindungsgemässen Druckreglers ist folgende :
Der Fühler --4-- wird auf einen vorbestimmten Sekundärdruckwert mit Hilfe der Feder --12-- durch entsprechende Spannung derselben eingestellt. Der Sekundärdruck wirkt über die Leitung - auf die Membran --10-- und drückt diese entgegen der durch die Feder --12-- ausgeübten
Kraft. Mit der Feder --12-- können Druckwerte von 4 bis 8 bar eingestellt werden. Ändert sich der Wert des sekundären Druckes nicht, besteht zwischen der auf die Membran --10-- ausgeübten
Druckkraft und der eingestellten Federkraft ein Gleichgewichtszustand.
Weicht jedoch der Sekundärdruck von dem eingestellten Druckwert ab, wird bei einer Druckerhöhung die Reglerspindel durch die Membran in der Richtung des Pfeils A verschoben ; fällt der Sekundärdruck ab, wird die Regelspindel durch die Feder --12-- in der Richtung des Pfeils B bewegt. Die Grösse des Sekundärdruckes ändert sich überwiegend in Abhängigkeit von der entnommenen Wassermenge.
Bei verminderter Entnahme erhöht sich der Sekundärdruck, und auf die Membran --10-- des Fühlers --4-- wird ein höherer Druck ausgeübt, wonach die Membran die Reglerspidel des Regelventils --3- in der Richtung des Pfeils A verschiebt. Infolge der Bewegung der Reglerspindel kommt eine Verbindung zwischen den im Gehäuse des als Vierwegventil ausgestalteten Regelventils - 3-vorhandenen Bohrungen-13 und 20-- sowie zwischen den Bohrungen-18 und 14-- zustande. Das Regelventil ist mit dem Arbeitszylinder des Einstellers --2-- verbunden, dessen Kolben das in dem Druck-Abstimmventil --1-- sich befindende Flügelventil steuert.
Bei dieser Stellung des Regelventils -3-- wirkt der in der Rohrleitung --5-- herrschende Primärdruck über die Rohrleitungen --7, 21-- auf den Kolben des Einstellers --2-- von unten ein, wobei der obere Zylinderraum über die Leitung -19-- mit der in das Freie führenden Rohrleitung --15-- in Verbindung steht. Durch die Wirkung des primären Druckes ist der Kolben des Ein- stellers -2-- bestrebt, das in dem Abstimmventil --1-- vorhandene Flügelventil zu schliessen, was zu einer Verringerung des Durchströmungsquerschnittes führt, bis sich ein Gleichgewichtszustand wieder einstellt.
Bei einem weiteren Nachlassen der Flüssigkeitsentnahme erhöht sich der Sekundärdruck. derart, dass es auf Grund des in der Rohrleitung --5-- herrschenden Primärdruckes zu einem vollkommenen Schliessen des Ventils kommt.
Bei wieder zunehmender Flüssigkeitsentnahme fällt der Sekundärdruck ab, wodurch die im Regelventil -3-- vorhandene Regelspindel von der Feder --12-- in Richtung B verschoben wird.
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