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Selbsttätig, ohne Hilfsenergie arbeitender Druckregler Die Erfindung
betrifft einen selbsttätig, ohne Hilfsenergie arbeitenden Druckregler für gasförmige
und flüssige Medien, welcher einen hohen Vordruck auf niedrigen, vorzugsweise stufenlos
einstellbaren und danach im wesentlichen gleichbleibenden Regeldruck reduziert,
wobei der Druckregler mindestens zwei federbelastete, membrangesteuerte Regelventile
besitzt.
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Derartige Druckregler werden überall dort benötigt, wo ein relativ
hoher, als sogenannter Vordruck bezeichneter, Druck eines Mediums, der sich außerdem
noch verändern kann, auf einem möglichst gleichbleibenden, jedoch wesentlich niedrigeren,
Regeldruck reduziert werden soll. Dies ist verhältnismäßig häufig der Fall, wie
z.B. dort, wo aus einer unter hohem stehenden Gasflasche Gas mit geringen, jedoch
im wesentlichen gleichbleibenden Druck entnommen werden soll, beispielsweise bei
Autogenschweißarbeiten, bei mit Gasflaschen betriebenen Kochern, bei Zapfeinrichtungen
für Bier od. dgl. In all diesen Fällen schwankt der Vordruck in der Gasflasche z.B.
wegen des fortschreitenden Verbrauchs oder Temperaturänderungen, während der Regeldruck
am Verbraucher möglichst gleichbleiden soll.
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Bei einem bekannten selbsttätig und ohne Hilfsenergie arbeitenden
Druckregler für Gasflaschen bestehen beiden federbelasteten, membrangesteuerten
Regelventile aus zwei in einem Reglergehäuse koaxial zueinander angeordneten Ventilkörpern
mit stark unterschiedlichen Abmessungsverhältnissen. Der größere Ventilkörper bildet
zusammen mit seinem Ventilsitz das Hauptventil, welches im Ruhezustand von einer
Druckfeder geschlossen
gehalten ist und von einer der Druckfeder
entgegenwirkenden Membran geöffnet werden kann. Die Membran des Hauptventils wird
von' beiden Seiten, also im Öffnungs- und im Schließsinne, vom Gas beaufschlagt.
Das Gas belastet die Membrane des Hauptventiles im Schließsinn von einem Raum des
Reglergehäuses aus, an den der Entnahmestutzen oder die Entnahmeleitung angeschlossen
ist. Um auf der anderen Membranseite einen anderen Druck zu erhalten, ist die Membrane
dort, gegenüber dem vorerwähnten Raum des Reglergehäuses mittels einer Blechhaube
abgedeckt, die lediglich eine kleine Drosselbohrung besitzt, während die ersterwähnte
Seite der Membran auf der gesamten Membranfläche direkt dem Regeldruck ausgesetzt
ist. Die Anordnung dieses Hauptventils ist demnach-so getroffen, daß es geschlossen
wird, wenn der Druck auf der von der Blechhaube nicht abgedeckten Seite oder Membran
höher ist als der Druck in dem Raum zwischen Blechhaube und Membran. Der Absperrkörper
des Hauptventils dient gleichzeitig als Ventilsitz des Hilfsventils, dessen Absperrkörper
- wie bereits erwahnt -wesentlich kleiner ist als der Absperrkörper des Hauptventils,
Das aus der Gasflasche zuströmende Gas wird, wenn es das Hilfsventil passiert hat,
in den Raum zwischen der Membran des Hautventils und der Blechhaube geleitet, von
wo aus es über die Kleine Drosselbohrung in der Blechhaube in den Raum des Reglergehäuses
entweichen kann, an den der Entnahmestutzen oder die Entnahmeleitung angeschlossen
ist. Betätigt wird das Hilfsventil von einer zweiten Membran, die im Offnungssinn
vom atmosphärischen Luftdruck und von einer Druckfeder belastet ist, deren Anpreßdruck
stufenlos eingestellt werden kann. Im Schließsinn wird die Membran des Hilfsventils
vom Regeldruck belastet, der im Entnahmestutzen bzw. der Entnahmeleitung sowie in
dem Raum des Reglergehäuses herrscht, an den diese angeschlossen sind. AuSerdem
ist der Absperrkorper des Hilfsventils im Schließsinne von einer Druckfeder belastet,
deren Vorspannung nicht einstellbar ist.
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Aus vorstehendem ergibt sich, daß bei diesem bekannten Druckregler
die beiden Regelventile, nämlich das Hilfs- und das
Hauptven'til,
im Hinblick auf die Strömungsrichtung des Gases parallel zueinander geschaltet sind.
Die einzelnen Gas teilchen strömen daher entweder durch das Hauptventil oder durch
das Hilfsventil. Bei geringem Gasverbrauch bleibt das Hauptventil geschlossen während
es sich sofort öffnet, wenn eine größere Gasmenge verbraucht wird. Bei dieser bekannten
Bauart ist es demnach so, daß bei Erreichen des Regeldruckes die Membran des Hllfsventils
zunächst dieses schließt und - falls das Hauptventil geöffnet war - mit dem Schließen
des Hilfsventils auch das Hauptventil geschlossen wird, da dessen Membran nur über
das Hilfsventil so belastet werden kann, daß sich das Hauptventil öffnet. Wird hingegen
Gas verbraucht und sinkt infolgedessen der Druck im Reglergehäuse auf der einen
Seite der Membran des Hilfsventils ab, so wird diese im Öffnungssinn von der einstellbaren
Druckfeder verschoben, wodurch sich zunächst nur das Hilfsventil und Je nach der
verbrauchten Gasmenge auch das Haupt-ventil öffnet.
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Dieser bekannte Druckregler besitzt zunächst den Nachteil, daß er
verhältnismäßig, große Außenabmessungen aufweist. Diese großen Außenabmessungen
machen sich häufig sehr nachteilig bemerkbar, insbesondere bei solchen Einrichtungen
und Anlagen, bei denen besonders wenig Platz zur Verfügung steht, wie z.B. bei Bierzapfeinrichtungen
in kleinen, eventuell sogar fahrbaren, Hausbars. Große Abmessungen lassen sich aber
bei der bekannten Bauart nicht vermeiden, weil die Membranflächen, welche vom Regeldruck
beaufschlagt werden, wesentlich größer gewählt werden müssen, als der zugeordnete
Ventilquerschnitt. Dies wiederum ist notwendig, weil der hohe Vordruck bei geschlossenen
Ventilkörpern relativ große Kräfte auf diese ausübt, die bei geöffneten Ventilkörpern
zum weitaus größten Teil entfallen. Infolgedessen müssen zum Schließen der Ventile
völlig andere Kräfte aufgebracht werden als zum Abheben der Ventilkörper von ihren
Sitzen.
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Da diese Kräfte bei der bekannten Bauart mittels der Membranen
direkt
vom Regeldruck erzeugt werden, treten beim offenen und Schließen der Ventile erhebliche
Fehler auf. Diese Fehler sind um so geringer, je größer die Differenz zwischen dem
jeweiligen Ventilquerschnitt und der vom Regeldruck beaufschlagten Membran fläche
ist. Da der Ventilquerschnitt jedoch nicht beliebig klein gewählt werden kann, weil
der Druckregler für eine bestimmte maximale Durchflußleistung ausgelegt werden muß,
kann man stattdessen nur die vom Regeldruck beaufschlagte Membranfläche entsprechend
größer bemessen, was jedoch zwangsläufig zu erheblichen Außenabmessungen des Reglers
führt. Auch der Ventil querschnitt des Hilfsventils des bekannten RqXers kann nicht
beliebig klein gewählt werden, da zur Erzeugung des Staudruckes in Öffnungssinn
des Hauptventils ein Mindestdurchfluß im Hilfsventil bestehen muß.
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Ein weiterer Nachteil des bekannten Druckreglers liegt darin, daß
seine Regelcharakteristik umgekehrt proportional ist, was bedeutet daß durch den
bei den bekannten Reglern ohne Hilfsenergie unvermeidlichen mehr oder weniger großen
Fehler der Regeldruck gegenüber dem ursprünglich eingestellten Wert ansteigt, wenn
der Vordruck absinkt. Der Grund hierfür ist, daß mit absinkendem Vordruck auch die
Kräfte kleiner werden, welche die Absperrkörper gegen ihre Sitze anpressen. Bei
gleicher Einstellung der verstellbaren Druckfeder3 die die Membran des Hilfsventils
bei der bekannten Bauart belastet, gelingt es dieser, die Membran und mit ihr das
Hilfsventil früher zu öffnen als bei höherem Vordruck. Infolgedessen kann sich im
Reglergehäuse aber auch in dem Raum, zwischen der Membran des Hauptventils und der
Blechhaube ein höherer Druck aufbauen, welcher das Hauptventil länger offenhält,
als bei höherem Vordruck. Dies alles hat zwangsläufig einen höheren Regeldruck zur
Folge. FUr die Anwendung des bekannten Druckreglers, -beispielsweise bei einer Bierzapfanlage,
bedeutet dies, daß mit zunehmendem Verbrauch von Kohlensäure aus der Gasflasche
und dem damit verbundenen Abfall des Vordruckes durch Abkühlung der Gasflasche infolge
des ansteigenden Regeidruckes das Bier nur noch als Schaum gezapft
werden
kann. Es kann sogar soweit kommen daß der Schaum auBerdem noch mit derart hoher
Geschwindigkeit in das Glas einströmt, daß er beim Zapfen aus dem Glas herausspritzt.
Eine Unterbrechung des Zapfens mit nachfolgender Rückerwärmung der Gasflasche führt
zu einem Ansteigen des Vordruckes, wobei jedoch der erhöhte Regeldruck bestehenbleibt.
Ähnliche Nachteile ergeben sich bei dem bekannten Regler auch bei allen anderen
Anwendungsgebieten durch das unbeabsichtigte Ansteigen des Regeldruckes.
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Ein anderer Nachteil des bekannten Druckreglers ist die verhältnismäßig
geringe Betriebssicherheit, da nur eins der beiden Ventile undicht zu werden braucht,
um den Regel druck unkontrollierbar hoch ansteigen zu lassen. Derartige Undichtig-Reiten
treten jedoch durch Verschmutzungen und natürlichen Verschleiß relativ häufig auf,
was dann zu unliebsamen und unter Umständen gefährlichen Betriebsstörungen rührt.
Ferner ist der bekannte Druckregler allein schon wegen siner Größe, aber auch wegen
seiner zahlreichen ineinander geschachtelten Einzelteile und der erforderlichen
hohen Herstellungsgenauigkeit, verhältnismäßig aufwendig bei der Fertigung und daher
relativ teuere Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen selbsttätig, ohne
Hilfsenergie arbeitenden Druckregler für gasförmige und, flüssige Medien zu schaffen,
dem die vorstehend behandelten Nachteile nicht anhaften, sondern der bei großer
Durchflußleistung verhältnismäßig klein ist, zuverlässig und scher regelt sowie
billig herzustellen -ists Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
die Regelventile in Strömungsrichtung des Mediums in Reihe hintereinander geschaltet
sind und daß das in Strömungsrichtung vordere Regelventil jeweils vom Druck hinter
dem nachfolgenden Regelventil gesteuert istg Hierdurch wird zunächst erreicht, daß
die Außenabmessungen des Druckreglers wesentlich kleiner gehalten werden können
als bei der bekannten Bauart. Dies ist vor allem deshalb möglich, weil durch die
Hintereinanderschaltung der Regelventile und die Steuerung des vorderen Regelventils
vom Druck hinter'dem nachfolgenden die Membranen der Regelventile verhältnismäßig
klein ausgebildet werden können und nicht mehr ein besonders großes Vielfaches des
zugeordneten Ventilquerschnittes, wie bei dem bekannten Druckregler, auszumachen
brauchen. Daß eine solche kleinere Bemessung der Membranen möglich ist, liegt daran,
daß bei dem erfindungsgemäßen Druckregler -im Gegensatz zu der bekannten Bauart
die Absperrkörper der Ventile
nicht jeweils von der -einen Seite
mit dem vollen, relativ großen Vordruck und auf der anderen Seite nur mit dem verhältnismäßig
niedrigen Regeldruck belastet sind, sondern daß schon bei nur zwei hintereinander
geschalteten Regelventilen der Ab-Ajperrkörperdes ersten Regelventils einerseits
zwar von dem verhältnismäßig hohen Vordruck, andererseits jedoch nicht vom Regeldruck,
sondern von einem wesentlich höheren Zwischendruck belastet wird, so daß die Druckdifferenz
verhältnismäßig gering bleibt. Das gleiche gilt auch für das zweite Regelventil,
das einerseits nicht vom Vordruck, sondern nur von dem gegenüber dem Vordruck bedeutend
geringeren Zwischendruck und andererseits von dem relativ niedrigen Regeldruck belastetist,
so daß'auch hier die Druckdifferenz in Strömungsrichtang vor und hinter- dem Absperrkörper
des Ventils bei weitem nicht so groß ist, wie bei dem bekannten Druckregler. Durch
die Steuerung des in Strömungsrichtung vorderen Regelventils von dem Druck hinter
dem nachfolgenden Regelventil wird der zwischen beiden herrschende Zwischendruck
stets so geregelt, daß er den Regeldruck nur um ein bestimmtes Maß übersteigt und
diesem jeweils angepaßt ist. Damit wird die auf den geschlossenen Absperrkörper
des jeweiligen Regelventils einwirkende Kraft so klein gehalten, daß auch die durch
sie verursac'hten Fehler vernachlässigbar klein werden. Die Druckdifferenz beiderseits
des Absperrkörpers des j-eweiligen Regelventils ist zwar wesentlich geringer als
bei dem bekannten Druckregler, unterschreitet jedoch ein bestimmtes Mindestmaß nicht,
so daß ein ausreichendes Druckgefälle bestehen bleibt, um den Durchfluß des Mediums
durch den Druckregler aufrechtzuerhalten.
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Dies ist auch ein wesentliches Kriterium dafür, wie viele Regelventile
in dem erfindungsgemäßen Druckregler hintereinander angeordnet sind. Es können je
nach der Höhe des Vordruckes und des demgegenüber wesentlich niedrigeren gewünschten
Regeldruckes
auch drei oder mehr Rege7ventlle te Strömungsrichtung
des Mediums in Reihe hintereinander geschaltet sein, wobei immer das in Strömungsrichtuflg
vordere Regelventil jeweils von dem Druck hinter dem nachfolgenden Regelventil gesteuert
ist.
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Die auf diese Weise erreichbaren kleinen Außenabmessungen des erf'indungsgemäßen
Druckreglers ermöglichen es, die,-sen auch an solchen Stellen anzuordnen, an denen
nur ein verhältnismäßig geringer Platz zur Verfugung steht und ein Druckregler herkömmlicher
Bauart nicht mehr eingebaut werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckreglers liegt darin,
daß sich seine Regelcharakteristik proportional verhält, d.h. daß mit sinkendem
Vordruck auch der Regeldruck absinkt.
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Der erfindungsgemäße Druckregler verhält sich damit völlig anders
als der eingangs beschriebene bekannte Druckregler. Verwerdet' man ersteren beispielsweise
bei einer Bierzapfeinrichtung, bei der mit fortschreitendem Verbrauch an Kohlensäure
auch der Vordruck absinkt, so sinkt - wenn auch um ein wesentlich geringeres Maß
- auch der Regeldruck Dies bedeutet, daß das Bier mit fortschreitendem Zapfen nicht,
wie bei der bekannten Bauart, mit zunehmend höher werdendem Druck beaufschlagt wird
und daher nur noch als Schaum gezapft werden kann, sondern daß das Bier zwar etwa
langsamer, aber trotzdem einwandfrei dem Zapfhahn entnommen werden kann, ohne daß
man eine übermäßige Schaumbildung oder gar ein Herausspritzen aus dem Glas oder
Krug befürchten muß. Außerdem wird bei dem erfindungsgemäßen Regler nach jeder Unterbrechung
des Zapfens - und der damit verbundenen Rückerwärmung sowie des Anstiegs des Vordruckes
in der Flasche - der ursprüngliche Regeldruck widerhergestellt, weil in diesem Fall
durch Nachfüllen ins Faß der Fehler beseitigt werden kann.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Druckreglers liegt in
der größeren Betriebssicherheit, da jedes Gasteilchen im Gegensatz zu dem bekannten
Druckregler mindestens zwei in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Regelventile
passieren
muß. Sollte daher eins der Regelventile aus irgendeinem Grunde einmal undicht sein,
so schließt der Regler sofort dicht ab und öffnet wieder, wenn der Vordruck abgeschaltet
und der Fehler behoben ist. Ein Versagen eines Regelventils kann demnach an der
Unterbrechng des Durchflusses erkannt werden und führt nucht zu einer Gefährdung
von Menschen oder zu Sachbeschädigungen auf der Verbraucherseite.
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Falls das in Strömungsrichtung vordere Ventil nicht dicht schließt,
steigt der Zwischendruck im Regler sofort über das normale Maß an, wenn das in Strömungsrichtung
folgende Ventil bei Erreichen der Regeldruckes schließt. Der Zwischendruck kann
nun bis annähernd auf die Höhe des Vordruckes ansteigen. Dadurch wird auf den Schließkörper
des in Strömungsrichtung folgenden Regelventils eine so große Kraft in Schließrichtung
ausgeübt, daß die Öffnungskräfte nicht aussreichen,das Ventil wieder zu öffnen.
Gründe für ein Versagen eines der Regelventile können sein: chemische Zersetzung
oder Verhärtung des Dichtungswerkstoffes, Zerstörung der Dichtungsoberfläche durch
Erosion infolge der Strömung des Mediums oder erhöhte Reibung der bewegten Teile
des Ventils. Deshalb genügt in allen Fällen für ein einmaligem Abdichten des Ventils
die Vergrößerung der Schließkraft. Bei einer Undichtigkeit des in Strömungsrichtung
letzten Ventilsa wird die Schließkraft dadurch vergrößert, daß der regel-@ruckseitig
durch die Undichtigkeit etwas überhöhte Regeldruck die Membran das in Strömungsrichtung
vorderen Ventils im Öffnungssinn ansteuert und dadurch das vordere Ventil öffnet.
Dadurch steigt der Zwischendruck auf ein Maß an, welches das in Schließrichtung
letzte Ventil so fest den Sitz drückt, daß es nun dichtet. Die Schließkraft ist
nun soviel größer als die Öffnungskraft der Einstellfeder, daß das Ventil nicht
wieder geöffnet werden kann. Eine Erhöhung des Regeldruckes bis etwa auf die Höhe
des Vordruckes ist bei erfindungsgemäßen Druckregler nicht möglich, da hierzu sämtliche
Regelventile undicht werden müßten, was in der Praxis nicht zu befürchten ist. Infolgedessen
eignet sich der erfindungsgemäße Druckregler zur Anwendung
auch
in solchen Fällen, wo es auf eine besonders sichere Ausbildung der Druckregeleinrichtung
ankommt, was'insbesondere bei leicht brennbaren Gasen infolge der Explosionsgefahr
von besonderer Bedeutung ist. Darüber hinaus läßt sich der erfindungsgemäße Druckregler
verhältnismäßig einfach und mit relativ geringem Aufwand herstellene Er besitzt
nur wenige Einzelteile die ubersichtlich innerhalb des Reglergehäuses angeordnet
und nicht - wie bei der bekannten Bauart - mehrfach ineinander geschachtelt sind.
Infolgedessen braucht auch die Herstellungsgenauigkeit nicht besonders groß zu sein-,
was die Fertigung wesentlich vereinfacht und verbilligt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zur Steuerung
des in Strömungsrichtung vorderen Regelventils die diesem zugeordnete Membran im
Öffnungssinn dieses Regelventils mit dem Druck unmittelbar hinter dem in Strömungsrichtung
nachfolgenden Regelventil und im Schließsinn mit dem Druck unmittelbar vor dem in
Strömungsrichtung nachfolgenden Regelventil beaufschlagt. Hierdurch wird gewöhrleistet,
daß die Druckdifferenz nicht nur auf beiden Seiten der Absperrkörper, sondern auch
auf beiden Seiten der Membranen der Regelventile verhältnismäßig klein gehalten
wird und infolgedessen auch die Fehler, die beim Öffnen und Schließen der Regelventile
auftreten, bei dem erfindungsgemäßen Druckregler vernachlässigbar werden. Dabei
ist es besonders vorteilhaft, wenn jede Membran jedes Regelventils im Schließ-und
im Öffnungssinn von jeweils einem Federelement belastet ist. terbei läßt sich durch
eine entsprechende Auslegung der Federn ein weitgehender Ausgleich des Fehlverhaltens
erzielen, das sonst infolge der auf die Membranen einwirkenden unterschiedlichen
Drücke auftreten würde. Dabei ist es empfehlenswert, die Federbelastung undZoder
die Membranfläche des in Strömungsrichtung vorderen Regelventils derart zu bemessen,
daß
im Bereich hinter dem in Strömungsrichtung vorderen Regelventil bis vor dem in Strömungsrichtung
nachfolgenden Regelventil ein Druck eingehalten ist, welcher stets nur ein vorbestimmtes
geringes Maß oberhalb des Druckes liegt, der direkt hinter dem in Strömungsrichtung
nachfolgenden Ventil herrscht.
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Ferner empfiehlt es sich, zur Steuerung des in Strömungsrichtung
letzten Regelventflls die diesem zugeordnete te Membran im Öffnungssinn mit dem
atmosphärischen Luftdruck und Im Schließsinn mit dem Regeldruck in der Entnahmebohrung,
Entnahmeleitung od.- dglo zu beaufschlagen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Vorspannung
des Federelementes, welches die Membrane des in Strömungsrichtung letzten Regelventils
im Öffnungssinn belastet, stufenlos einstellbar ist. Hierdurch ist es möglich, den
Regeldruck stufenlos innerhalb eines bestimmten Regelbereiches zu verstellen, was
bei den meisten Anwendungsfällen des Druckreglers wünschenswert ist. Eine Änderung
des Regelbereiches ist durch einfaches Austauschen des Eintellfederelementes möglich,
da alle in Strömungsrichtung vorangehenden Ventile sich automatisch dem letzten
Ventil und dessen Einstellung anpassen, Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die Regelventile in einem patronenförmigen Reglergehäuse in axi-a-ler-Richtung
hintereinander, vorzugsweise
koaxial zueinander, angeordnet. Dabei
ist es möglich, das patronenförmige Reglergehäuse in eine Bohrung, Rohrleitung,
Armatur, einen Rohrfitting od. dgl. einzusetzen, wobei zwischen der Innenfläche
der Bohrung, Rohrleitung, Armatur, des Rohrfittings- od. dgl. und der Außenfläche
des Reglergehäuses ein im Querschnitt vorzugsweise kreisringförmiger Spaltraum vorhanden
ist, welcher als Strömungskanal für das Medium dient.
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Bei einer solchen Ausführungsform des erfindungsgemäßem Druckreglers
benötigt man für die Anordnung desselben innerhalb einer Anlage oder Einrichtung
denkbar wenig Platz, so daß die Anordnung des Druckreglers im Gegensatz zu den bekannten
Bauarten keine konstruktiven Schwierigkeiten bereitet. So ist es beispielsweise
möglich, bei den relativ klein ausgebildeten Bierzspfeinrichtungen für Hausbars
den Druckregler direkt in «zie in das BierfaB hineinführende Leitung einzubauen.
Der Platzbedarf ist hierbei äußerst gering und die Möglichkeit einer Beschädigung
des Druckreglers von außen weitgehend ausgeschlossen. Außerdem ist es möglich, den
Druckregler in unmittelbarer Nähe der Zapfarmatur anzuordnen, Diese und andere sehr
vorteilhafte Anordnungsmöglichkeiten ergeben sich durch die patronenförmige Ausbildung
des Reglergehäuses, welche noch den weiteren Vorteil hat, daß sie ein schnelles
Auswechseln des gesamten Reglers gestattet, falls einmal'eine Störung auftreten
sollte. Das patronenförmige Reglergehäuse" läßt sich nämlich besonders einfach einschraubbar
ausbilden und gestattet so ein leichtes und schnelles Auswechseln. Daß zwischen
der Außenfläche des Reglergehäuses und der Innenfläche der Bohrung, Rohrleitung,
Armatur, des Fittings od. dgl.
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ein Spaltraum verbleibt, der als Strömungskanal für das Medium dient,
hat den Vorzug, daß dieser Spaltraum zusätzliche Bohrungen innerhalb des Reglergehäuses
erspart, so daß die Ausbildung
des Reglergehäuses selbst einfacher
ist und eine billi- gere Herstellung ermöglicht wird. Außerdem lassen sich auf diese
Weise die Abmessungen des Reglergehäuses besonders klein halten. Hierbei empfiehlt
es sich, den Spaltraum mittels ringförmiger Dichtelemente in mehrere voneinander
gas bzw. flüssigkeitsdicht getrennte Längenabschnitte zu unterteilen, die alle oder
zum Teil als Strömungskanäle für das Medium, Insbesondere als Strömungskanäle von
einem Regelventil zum anderen dienen Eine einzige Bohrung dient somit zur Äufnahme
des Reglers und bildet gleichzeitig mehrere Strömungskanäle, ohne daß en Kurzschluß
zwischen den einzelnen Strömungskanälen zu befürchten ist Besonders vorteilhaft
ist es, wenn als Regelventile vorzugsweise genormte Ventile herkömmlicher Bauart,
wie z.B.
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Reifenventile für Kraftfahrzeuge, oder Einzelteile solcher Ventile
in das Reglergehäuse eingesetzt sind. Ferner ist es möglich, die als Kraftübertragungsmittel
dienenden inneren Membranfassungen der Membranen aus genormten Nieten, z.B. aus
jeweils einem Flachrund- und Hohlniet, zu bilden. Derartige Normteile sind entsprechend
billing in der Herstellung und stehen stets in ausreichender Anzahl zur Verfügung.
Außerdem lassen sie sich leicht auswechseln, was sich günstig auf den Reparatur-
und Wartungsdienst auswirkt. Aber auch das Druckreglergehäuse läßt sich aus einfachen
billigen Drehteilen herstellen, so daß der gesamte Druckregler derart billig gefertigt
werden kann, daß bei irgendwelchen Störungen der ganze Regler gegen einen neuen
ausgetauscht wird.
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Im übrigen ist es ratsam, im Bereich der Einströmöffnung des Reglergehäuses
ein Filterelement anzuordnen, welches gegebenenfalls auch als Drosselelement di@@@.
Ein solches Filterelement schützt den Regler zum ersten vo@ Verunreinigungen, welche
--:ns': olcc :ilt,c.'r ß::f-W'. - 3' elelement der cr
Es hat sich
als zweckmäßig erwiesen, wenn jedes hinter dem in Strömungsrichtung vorderen Regelventil
angeordnete Regelventil so ausgebildet und bemessen ist, daß dessen bffnungskraft
geringer als die Schließkraft ist, welche bei einer Undichtigkeit des in Strömungsrichtung
vorderen Regelventils infolge des dadurch steigenden Zwischendruckes zwischen den
Ventilen auftritt. Hierdurch wird erreicht, daß bei einem Defekt an dem in Strömungsrichtung
vorderen Ventil -der steigende'Zwischendruck zwischen-diesem und dem in Strömungsrichtung
nach folgenden Ventil ausreicht, um letzteres ständig geschlossen zu halten. Dies
hat zur Folge, daß kein Medium mehr den erfindungsgemäßen Druckregler durchströmen
kann, so daß der Defekt sofort auffällt, ohne daß ein unverhältnismäßig starkes
Ansteigen des Regeldruckes erfolgt. Darüber hinaus ist es ratsam,-das in Strömungsrichtung
vordere Regelventil bei einer Undichtigkeit des in Strömungsrichtung nachfolgenden
Regelventils mit einem, erhöhten Druck im Öffnungssinn zu belasten, derart, daß
von dem hierdurch entstehenden höheren Zwischendruck das nachfolgende Regelventil
ständig fest geschlossen gehalten ist. Hierbei tritt im wesentlichen die gleiche
Wirkung auf, wie sie, vorstehend bereits beschrieben ist Auch in diesem Falle wird
der Fluß des Mediums vollständig unterbrochen, so daß der Defekt sofort bemerkt
wird0 Sollte das nachfolgende Regelventil selbst unter dem erhöhten, im Schließsinne
wirkenden Zwischendruck nicht voll ständig schließen, weil beispielsweise die Beschädigung
zu groß ist, so wird der Strom des Mediums jedoch so weit eingeschränkt, daß er
in jedem Falle unterhalb des normalen Wertes liegt und daß der Regeldruck nicht
mehr erreicht, werden kann.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand zweier AusfUhrungsbeispiele
veranschaulicht. Es zelgen: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Druckregler im.
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Längsschnitt; Fig. 2 eine andere Ausf,ührungsform des erfindungsgemäßen
Druckreglers mit genormten Einzelteilen ebenfalls im Längsschnitt; Fig. 3 eine Membran
eines Regelventils in vergrößertem Maßstab im Querschnitt.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein Gehäuse bezeichnet, das eine Bohrung 2 besitzt,
in welche ein Druckregler 3 eingebracht ist. Das mit 4 bezeichnete patronenförmige
Reglergehäuse besitzt einen Ein schraubstutzen 5, mit dem es in einen in die Bohrung
2 mündenden Vordruckkanal 6 nach außen gas- und flussigkeitsdicht eingeschraubt
ist. Zwischen der Innenfläche der Bohrung 2 und der Außenfläche des Reglergehäuses
4 ist ein Spaltraum 7 vorhanden, der im Querschnitt kreisringförmig ausgebildet
ist und von Dichtungen 8 in zwei voneinander gas- bzw. flüssigkeitsdicht getrennte
Längenabsehnitte 7a und 7b unterteilt ist.
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Im Innern des Reglergehäuses 4 sind zwei Regelventile 9 und 10 angeordnet,
die jeweils einen Absperrkörper 9a bzw. lOa besitzen, dem ein Ventilsitz 9b bzw.
lOb zugeordnet ist. Im Schließsinn sind die Absperrkörper 9a und 10a von Jeweils
einer Druckfeder 11 bzw. 12 belastet, während sie im öfftungssinn von einer zweiten
Druckfeder 13 bzw. 14 belastet werden. Zwischen den beiden Druckfedern 11 und 13
bzw. 12 und 14 ist jeweils eine Membran 15 bzw. 16 angeordnet. Die Membran 15 unterteilt
eine Bohrung im Innern des Reglergehäuses 4 in zwei Kammern 17 und18. In gleicher
Weise unterteilt die Membran 16 eine zweite Bohrung in zwei andere Kammern 19 und
20. Kammern 18 und 19 sind Uber eine Bohrung 21 miteinander verbunden. Die Kammer
17 ist bei geöffnetem Regelventil 9 mit einer Einströmbohrung 22 verbunden, in deren
Einströmöffnung ein Filterelement 23, welches gegebenenfalls auch als Drosselelement
dient, eingebracht ist. Ferner ist die Kammer
17 über eine Verbin<1ungsbohrung
24 mit dem Ringraumabschnitt 7a verbunden, von dem aus eine weitere Verbindungsbohrung
25 zum Regelventil 10 führt. Bei geöffnetem Regelventil 10 ist die Kammer 19 mit
der Verbindungsbohrung 25 verbunden. Über eine dritte Verbindungsbohrung 26 steht
die Kammer 19 in ständiger Verbindung mit dem zweiten Ringraum 7b und ueber diesen
mit einer Entnahmebohrung 27. Die Kammer 20 ist über eine Entluftungsbohrung 28
direkt mit der Außenluft verbunden. In diese Kammer 20 ist eine Schraube, 29, welche
mit einem Drehknopf 90 versehen ist, einschraubbar. Die Schraube 29 bildet zusammen
mit einem Teller 31 ein Widerlager für die Druckfeder 14, welche das Regelventil
10 im Offnungssinne belastet. Durch Betätigen-des Drehknopfes 30 läßt sich die Vorspannung
der Feder 14 verändern und damit die Öffnungscharakteristik des Regelventils 10.
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Das gasförmige oder auch flüssige Medium, welches unter einen verhältnismäßig
hohen Vordruck steht, strömt über den Vordruckkanal 6, das Filterelement 23 und
die E,inströmbohrung 22 dem Regelventil 9 zu. Das in drucklosem Zustand zunächst
offene Regelventil 9 läßt das Medium in die Kammer 17 und von dort über die Verbindungsbohrung
24, den Spaltraumabschnitt 7a und die Verbindungsbohrung 25 zum zweiten Regelventil
10 hin strömen. Auch dieses Regelventil 10 ist zunächst geöffnet, so daß das Medium
in n die Kammer 19 und von dort über die Verbindungsbohrung 26 und den Spaltraum
abschnitt 7b in die Entnahmebohrung 27 gelangt. Die Entnahmebohrung 27 führt zu
einem nicht dargestellten Verbraucher des gasförmigen oder flüssigen Mediums, der
zunächst einmal durch ein ebenfalls nicht dargestelltes Absperrelement abgeschaltet
sein soll.
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Ein solcher Verbraucher kann beispielsweise ein Bierfaß sein, das
mit einer Zapfarmatur versehen ist, wobei das Medium gasförmige Kohlensäure aus
einer Kohlensäureflasche ist. Bei geschlossener Zapfarmatur strömt die Kohlensäure
in das Bierfaß, so daß sich in diesem und damit auch in der Entnahmebohrung 27,
im Spaltraumabschnitt 7b, in der Verbindungsbohrung 26 und in der Kammer 19 ein
ansteigender Druck aufbaut. Hat dieser Druck den mit dem Drehknopf 30 einstellbaren
Regeldruck erreicht, so gelingt es dem Medium,
gegen die Wirkung
der Druckfeder 14 die Membran 16 hochzudrücken, so daß der Absperrkörper lOa sich
dichtend auf den Ventilsitz lOb auflegt Das nunmehr geschlossene Regelventil 10
läßt ein weiteres Ansteigen des Druckes innerhalb der Kammer 19 und damit innerhalb
der Entnahmebohrung 27 nicht mehr zu, so daß sich dort selbst bei wesentlich höherem
Vordruck nur der eingestellte Regeldruck aufbauen kann Vor dem Regelventil 10, d.
h. in der Verbindungsbohrung 25, dem Spaltraumabschnitt 7a, der Verbindungsbohrung
24 und der Kammer 17 steigt der Druck weiterhin an, weil das unter dem hohen Vordruck
stehende Medium nachströmt. Der sich dabei aufbauende Druck belastet die Membran
15 des Regelventil 9, so daß dessen Absperrkörper 9a bei Erredchen eines bestimmten
Zwischendruckes sich ebenfalls dichtend auf seinen Ventilsitz 9b auflegt. Die Höhe
des Zwischendruckes wird bestimt durch die Druckfedern 11 und 13 sowie durch den
eingestellten Regeldruck, der über die Bohrung 21 auch in der Kammer 18 des Regelventils
9 ansteht. Da die Vorspannung der unruckfedern 11 und 13/veränderbar ist, verändert
sich die Höhe des Zwischendruckes in der Kammer 17, dem Spaltraum 7a und den Verbundungsbohrungen
24 und 25 direkt in Abhängigkeit von dem Regeldruck in der Kammer 19 bzw. der Entnahmebohrung
27. Das Regelventil 9 ist demnach von dem Druck hinter dem nachfolgenden Regelventil
10 gesteuert. In der Kammer 17, den Verbindungsbohrungen 24 und 25 und dem Spaltraumabschnitt
7a baut sich daher ein Zwischendruck auf, der je nach der Auslegung der Druckfedern
11 und 13 in einem gleichbleibenden Verhältnis kleiner als der Vordruck, jedoch
größer als der Regeldruck ist. Bei geschlossenem Regelventil 9 steht in der Einströmbohung
22 selbstverständlich weiterhin der Vordruck in voller Höhe an.
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Wird nun Medium verbraucht, was bei einer Bierzapfeinrichtung durch
Öffnen des Zapfhahns erfolgt, sinkt der Druck in der Entnahmebohrung 27 und damit
auch in der Kammer 19 unter den eingestellten Regeldruck ab. Der Druckfeder 14 gelingt
es somit, gegen die Wirkung der Druckfeder 12 die Membran 16 und mit ihr den Absperrkörper
10a nach unten zu drücken und das Ventil 10 somit zu öffnen. Aus der Verbindungsbohrung
25 strömt dann aufgrund des
Druckgefälles Medium nach, so daß sich
in der Kammer 19 und in der entnahmebohrung 27 der Regeldruck wieder aufbauen kann.
Ist dieser erreicht, so schließt sich das Regelventil 10 wieder aufgrund der steigenden
Belastung der Membran 16 von der Kammer 19 her.. Wird jedoch weiterhin Medium entnommen,
so bleibt das Re-Regelventil 10 geöffnet. In beiden Fällen wird der Kammer 17, den
Verbindungsbohrungen 24 und 25 und dem Spaltraumabschnitt 7a Medium entnommen, so
daß der dort herrschende Zwischendruck absinkt. Dies hat zur Folge, daß die Druckreder
13, unterstützt vom Regeldruck in der Kammer 18, das Regelventil 9 öffnen kann.
Dies bleibt solange geöffnet, bis sich in der Kammer 17, den Verbindungsbohrungen
24 und 25 und dem Spaltraumabschnitt 7a der Zwischendruck wieder eingestellt hat.
Damit ist bei dem erfindungsgemäßen Druckregler 3 vermieden, daß der große Druckunterschied
zwischen Regeldruck und Vordruck auf den beiden Seiten eines Absperrkörpers 9a,
10a oder einer Membran 15, 16 anliegt. Am Absperrkörper 9a wirkt demgegenüber der
Vordruck gegen denZwischendruck und an der Membran 15 des Regelventils 9 der Zwischendruck
gegen den Regeldruck. Letzteres gilt auch für den Absperrkörper 10a des Regelventils
10, während auf die Membran 16 einerseits der niedrige Regeldruck und andererseits
der atmosphärische Luftdruck einwirkt. Durch die Vermeidung großer Druck differenzen
an den Absperrkörpern 9a, 10a und an den Membranen 15, 16 vermeidet man auch größere
Fehler beim Öffnen und Schließen der-Regelventile 9 und 10. Man ist daher nicht,
wie bei der bekannten Bauart, gezwungen, bei Ventilöffnungen von z. B. 2 mm Durchmesser
Membranen 15, 16 zu verwenden, die etwa 65 mm im Durchmesser aufweisen.
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Bei besonders großen Unterschieden zwischen dem Vordruck und dem
Regeldruck kann es vorkommen, daß man mit einem einzigen Zwischendruck nicht auskommt.
In Fig. 1 ist erkennbar, daß man ohne weiteres in der Lage ist, ein drittes, viertes
oder weiteres, in Strömunhsrichtung hintereinander angeordnetes Regelven til vorzusehen,
wodurch die Abstufungen der Drücke selbst bei großen Unterschieden zwischen dem
Vor- lnd Regeldruck sehr klein
gehalten werden können. Ein oder
mehrere weitere Regelventile werden dann zwischen dem Regelventil 9 und dem Regelventil
10 in Fig. 1 angeordnet, wobei die zusätzlichen Regelventile in gleicher Weise wie
das Regelventil 10 an das Regelventil 9 Seweils an das in Strömungsrichtung vordere
Regelventil angeschlossen werden.
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Der Druckregler 3 gemäß Fig. 2 arbeitet in der gleichen Weise wie
der Druckregler 3 gemäß Fig. 1 und besitzt im Prinzip auch den gleichen Aufbau.
Er unterscheidet sich gegenüber dem Druckregler 3 gemäß Fig. 1 nur dadurch, daß
anstelle der Absperrkörper 9a und lOa, der Ventilsitze 9b und lOb sowie der Druckfedern
11 und 12 Ven-tile für Kraftfahrzeugreifen venwendet sind, die diese Teile in sich
vereinen. In Fig. 2 sind diese Ventile mit 32 bezeichnet. Ein weiterer Unterschied
des Druckreglers 3 nach Fig. 2 gegenüber dem Druckregler gemäß Fig. 1 besteht darin,
daß das Reglergehäuse 4 aus mehreren Gehäuseabschnitten 4a bis 4d besteht. Ferner
sind die Dichtungen 8 als Rundschnurringe ausgebildet. Im übrigen entspricht der
Druckregler 3 gemäß Fig. 2 dem Druckregler 3 nach Fig. 1, was auch dadurch zum Ausdruck
kommt, daß gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile gewählt worden sind.
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Fig. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab die Membran 16 des Regelventils
10 gemäß Eg. 2. Dabei ist deutlich erkennbar, daß die innere Membranfassung aus
jeweils einem Flachrundniet 33 und einem Hohlniet 34 besteht, während die eigentliche
Membran 16 aus einem elastischen Kunststoff gebildet ist.