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Gasdruckregler Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler zur Versorgung
von -Gasbrennern, insbesondere von Brennern, die in Haushaltsgeräte eingebaut sind.
Die Erfindung betrifft insbeondere einen Gas druck regler, bestehend aus einem Körper,
der eine Gasleitung bildet, die sich zwischen einer Eingangsöffnung und einer Ausgangsöffnung
zu einem Gasbrenner erstreckt, einem Ventilsitz, der in der Gasleitung gebildet
ist, einem Verschlußglied, das mit dem Ventilsitz zusammenwirkt und von einer Stange
getragen wird, die sich in axialer Richtung bezüglich des Ventilsitzes erstreckt
und längs dieser Rlchtung verstellbar ist, und einer der Stange zugeordneten Membran,
deren eine Seite dem zu regulierenden Gasdruck und deren entgegengesetzte Seite
der Wirkung einer einstellbaren Feder und dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.
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In einem Druck regler der oben genannten Art vergleicht während des
Betriebs eines Gasbrenners die Membran des Reglers den-zu regulierenden 'Gasdruck,
im folgenden als Ausgangsdruck bezeichnet, mit dem atmosphärischen Druck und der
Wirkung einer auf einen vorbestimmten Wert eingestellten Feder. Gemäß den in Frage
kommenden Druckwertenwirktdiese
Membran direkt oder indirekt auf
das Verschlußglied des Druckreglers, das bezüglich des ventilsitzes verstellt wird
und mehr oder weniger den Gas durchgang drosselt und dessen Hauptstrom derart reguliert,
daß der Gas ausgangs druck bei einer Änderung des momentanen Bereichs und des Gasdruckes
in Strömungsrichtung oberhalb des Ventilsitzes (dieser Druck wird im folgenden als
Eingangsdruck bezeichnet) im wesentlichen konstant hält.
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Es ist bekannt, daß während des Betriebs eines Gasbrenners, gespeist
wird, es häufig notwendig ist, den Druckregler außer Betrieb zu setzen, d.h., daß
es notwendig ist, das VerschluUglied, das den llallptgasstrom reguliert und das
im folgenden als !Iauptverschlußglied bezeichnet wird, für beliebige Werte des (;aseingangsdruckes
in der Stellung des völlig geöffneten Ventils zu halten.
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Derzeit wird die Außerbetriebsetzung eines Druck reglers dadurch erreicht,
daß das Hauptverschlußglied in der Stellung des völlig geöffneten Ventils mechanisch
blockiert wird. Diese mechanische Blockierung wird dadurch durchgeführt, daß das
gleiche Glied verwendet wird, das für die Einstellung der Feder benutzt wird, die
auf die Membran wirkt, und diese Betätigungsart hat die folgenden Nachteile: Während
des Einstellvorgangs der Feder beim normalen Betrieb des Druckreglers kann das Hauptverschlußglied
in der Stellung des völlig geöffneten Ventils ungewollt blockiert werden, so daß
dadurch der Druckregler außer Betrieb gesetzt und ein Gefahrenzustand erzeugt wird;
setzt man den Druckregler außer Betrieb, geht die Einstellung der Feder verloren
und diese Einstellung muß erneut in dem Moment durchgeführt werden, -wenn der Druckregler
in den normalen Betriebszustand gebracht werden soll.
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Um die oben erwähnten Nachteile zu überwinden, sind verschiedene Hilfsvorrichtungen
für die mechanische Blockierung des Hauptverschlußgliedes in der Stellung des geöffneten
Ventils vorgeschlagen worden, jedoch bringt die Verwendung derartiger Vorrichtungen
erhebliche und unwirtschaftliche konstruktive Komplikationen mit sich.
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Der Erfindung liegt die Aufgahe zugrunde, einen Druckregler zu schaffen,bei
dem die Außerbetriebsetzung ohne die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik
durchgeführt werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch,
daß die Seite der Membran, die der Wirkung der Feder ausgesetzt ist, eine Wand einer
Kammer bildet, die ein an sich bekanntes Dreiwegventil enthält, um die Kammer abwechselnd
mit der Umgebung außerhalb des Körpers und der Gasleitung in Strömungsrichtung unterhalb
des Ventilsitzes zu verbinden.
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Die Vorteile, die durch die Erfindung erreicht werden, liegen insbesondere
in der Tatsache, daß es zur Außerbetriebsetzung des Druck reglers genügt, auf das
Dreiwegventil derart einzuwirken, daß die erwähnte Kammer mit der Gasleitung in
Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes verbunden wird. Unter dieser Bedingung
wirkt auf beide Seiten der Membran der Gas ausgangs druck und die Membran befindet
sich, wenn man den Gasdruck -betrachtet, im indifferenten Gleichgewichtszustand.
An der Membran herrscht nun die Kraft der eingestellten Feder vor und diese Kraft
ist mehr als ausreichend, um das Hauptverschlußglied in der Stellung des völlig
geöffneten Ventils zu halten. Daher wird der Druckregler außer Betrieb gesetzt,
ohne daß es notwendig ist, die Feder zu verstellen.
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Ein weiterer Vorteil, der durch die Erfindung erreicht wird, besteht
darin, daß im Falle der Beschädigung der Membran während des Betriebs des Brenners,
wenn der Druckregler außer Betrieb ist, das Gas, das über die
beschädigte
Membran strömt, in die erwähnte Kammer eintritt, aus der es in die Gasleitung in
Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes und zu dem Brenner gelangt. Im gleichen
Falle würde bei den bekannten Druckreglern das Gas über die beschädigte Membran
direkt in die äußere Umgebung strömen und eine Gefahrensituation schaffen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 4 beispielsweise
erläutert. Es zeigt: Figur 1 und 2 schematisch einen Druckregler gemaß der Erfindung
im normalen Zustand bzw. im Außerbetriebszustand; Figur 3 und 4 schematisch einen
erfindungsgemäßen Druckregler mit Servoeinrichtung im normalen hzw. im Außerbetriebszustand.
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In den Fig. 1 und 2 ist ein Druckregler gezeigt, der im wesentlichen
aus einem Körper 1 besteht, der innen eine Gasleitung la hat, die sich von einer
Gaseinganasöffnung 2 zu einer Gasausgangsöffnung 3 z.B. zu einem nicht aezeigten
Brenner hin erstreckt. Der Hauptgasfluß in der Leitung la ist durch die Pfeile Al,
A2 gezeigt. In der Gasleitung la ist ein Ventilsitz 4 gebildet, mit dem ein Verschlußglied
5 zusammenwirkt, das von einer arentilstange 6 getragen wird, die sich durch den
Ventilsitz 4 senkrecht zu der von ihm gebildeten Ebene erstreckt. In dem Teil der
Leitung la, der sich in Strömungsrichtung abwärts von dem Ventilsitz 4 erstreckt,
ist der Körper 1 mit einer Öffnung 7 koaxial zu dem Ventilsitz 4 versehen.
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Die Öffnung 7 ist von einer Membran 8 hermetisch verschlossen, die
am Umfang gasdicht am Körper 1 von einem ringförmigen Rand 9a eines zylindrischen
Gehäuses gehalten wird, das an dem Körper 1 mittels an sich bekannter, nicht gezeigter
Mittel befestigt ist. Die Membran 8 hat einen zentralen, in bekannter Weise von
einer nicht gezeigten
Scheibe versteiften Teil, an dem mechanisch
in nicht gezeigter Weise das Ende der Stange 6 befestigt ist, das zu dem entgegengesetzt
ist, an dem das Verschlußglied 5 befestigt ist.
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Mit 11 ist eine Kammer bezeichnet, die von dem zylindrischen Gehäuse
9 und der Membran 8 gebildet wird. In dieser Kammer 11 ist eine Feder 12 angeordnet,
die einerseits an der Versteifungsplatte der Membran 8 und andererseits an einem
an sich bekannten Einstellglied 13 anliegt. In der Figur wird das Einstellglied
13 von einem Stöpsel mit einem Mikrometergewinde gebildet, das gasdicht mit dem
Innengewinde eines Ringes 14 in Eingriff steht, das in dem Gehäuse 9 ausgebildet
ist. Die Wirkung der Feder 12 auf die Membran 8 hat ständig das Bestrehen, das Verschlußglied
5 von dem entsprechenden Ventilsitz 4 zu heben.
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Mit 17 ist schematisch ein an sich bekanntes Dreiwegventil angegeben,
das mit Leitungen 16, 18 und 19 verbunden ist.
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Die Leitung 16 steht mit der Kammer 11 über eine öffnung 15 in Strömungsverbindung,
die in dem zylindrischen Körper 9 ausgebildet ist. Die Leitung 18 ist zu der umgebenden
Atmosphäre außerhalb des Körpers 1 offen. Die Leituna 19 steht mit der Leitung la
in Strömunasrichtung unterhalb des Ventilsitzes 4 in Strömungsverbindung.
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Betätigt man daher in bekannter Weise das Dreiwegventil 17, kann deshalb
die Kammer 11 abwechselnd mit der Umgebung außerhalb des Körpers 1 (Fig. 1) oder
mit der Leitung la in Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes 4 (Fig. 2) verbunden
werden.
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Wenn die Kammer 11 über das Ventil 17 mit der Umgebung außerhalb des
Körpers 1 verbunden ist, herrscht in der Kammer ein Druck, der gleich dem atmosphärischen
Druck ist und damit vergleicht die Membran 8 den Ausgangsdruck des Gases, der der
Druck ist, den das Gas in Strömunqsrichtung
unterhalb des Ventilsitzes
4 hat, mit dem atmosphärischen Druck und der Wirkung, die von der Feder 12 ausgeübt
wird. Der Druck regler arbeitet daher im normalen Zustand.
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Um den Druckregler außer Betrieb zu setzen, genügt es, das Dreiwegventil
17 zu betätigen, um die Kammer 11 mit der Leitung 19 und damit mit der Leitung la
in Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes 4 zu verbinden. In diesem Zustand
herrscht in der Kammer 11 tatsächlich ein Gasdruck, der gleich dem Ausgangsgasdruck
ist, und die Membran 8 befindet sich im indifferenten Gleichgewicht, wenn man den
Gasdruck betrachtet. Auf die Membran 8 wirkt daher hauptsächlich die eingestellte
Feder 12, durch die das Verschlußglied 5 von dem entsprechenden Ventilsitz 4 gehoben
und unabhängig von dem Gaseingangsdruck in dieser Stellung gehalten wird.
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In diesem Zustand ist der Druckregler außer Betrieb, während die Feder
12 ihre Einstellung nicht verloren hat. Um den Druckregler in den normalen Funktionszustand
zurückzubringen, wird das Dreiwegventil 17 derart betätigt, daß die Strömungsverbindung
zwischen der Kammer 11 und der Umgebung außerhalb des Körpers 1 wieder hergestellt
wird.
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Dadurch wird der Druck in der Kammer 11 wieder auf den atmosphärischen
Wert gebracht. Ein weiterer vorteil des Druckreglers gemäß der Erfindung besteht
darin, daß bei einer eventuellen Beschädigung der Membran 8 während der Periode,
in der der Regler außer Betrieb ist, das Gas, das über die beschädigte Membran strömt,
in die Kammer 11 und über die Leitung 16, das Dreiwegventil 17, die Leitung 19 in
die Gasleitung la in Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes 4 gelangt, ohne
irgendeinen Gefahrenzustand hervorzurufen.
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In den Fig. 3 und 4 ist eine Anwendung der Erfindung auf einen Druckregler
gezeigt, bei dem das Verschlußglied,
das den Hauptgasfluß (Hauptverschlußglied)
regelt, indirekt von der Membran betätigt wird, die den Gasausgangsdruck mit dem
atmosphärischen Druck und der Wirkung einer eingestellten Feder vergleicht. Diese
Druckregler werden allgemein als Druck regler mit Servoeinrichtung bezeichnet.
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Bezugnehmend auf die Fig. 3 und 4 ist mit 20 ein Körper bezeichnet,
der eine Gashauptleitung 20a bildet, die sich zwischen einer Eingangsöffnung 21
und einer Ausgangsöffnung 22 erstreckt. In der Leitung ist ein Ventilsitz 23 gebildet.
Der Hauptfluß des Gases ist durch die Pfeile Al, A2 angegeben. Der Gasdruck in dem
Teil der Leitung 20a in Strömungsrichtung oberhalb des Ventilsitzes 23 wird als
Eingangsdruck bezeichnet. Der Druck des Gases in dem Teil der Leitung 20a in Strömunqsrichtung
unterhalb des Ventils 23 wird als Ausgangsdruck und als der zu regulierende Druck
bezeichnet.
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Mit 24 ist ein Hauptverschlußalied bezeichnet, das mit dem Ventilsitz
23 zusammenwirkt und das von einer Stange 25 getragen wird,die sich über den Ventilsitz
23 senkrecht zu der Ebene erstreckt, die von diesem gebildet wird. Mit 26 ist eine
Membran bezeichnet, die eine Gffnng 26a hermetisch verschließt, die in dem Körper
1 in Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes 23 und koaxial zu dem Ventilsitz
gebildet ist. Die Membran 26 wird an dem Körper 20 von einem zylindrischen Gehäuse
27 gehalten, das an dem Körper 20 mit an sich bekannten und nicht gezeigten Mitteln
befestigt ist. Die Membran 26 ist in bekannter Weise mit einer nicht gezeigten Versteifungsscheibe
versehen, an der das Ende der Stange 25 befestigt ist, das zu dem entgegengesetzt
ist, das das Hauptverschlußglied 24 trägt. Mit 28 ist eine Kammer bezeichnet, die
von dem zylindrischen Gehäuse 27 und der Membran 26 gebildet wird. Die Kammer 28
steht mit dem Teil der Kammer 20a in Strömungsrichtung oberhalb des
Ventilsitzes
23 über eine Leitung 29 mit verringertem Durchmesser in Strömungsverbindung. Mit
31 ist ein Hohlkörper bezeichnet, in dem die Membran 32 zwei aneinandergrenzende
Kammern 33, 34 bildet. Die Kammer 33 steht über eine Leitung 30 mit der zuvor erwähnten
Kammer 28 in Stromunosverbindung. Das Ende der Leitung 30, die in die Kammer 33
mündet, bildet einen Ventilsitz 35 koaxial zu der Membran 32. Mit dem Ventilsitz
35 wirkt ein Verschlußglied 36 zusammen, das von einer Stange 37 getragen wird,
die in bekannter Weise an der nicht gezeigten Versteifungsschethe der Membran 32
mechanisch befestigt ist. Die Kammer 33 steht außerdem über eine Leitung 38 mit
der Hauptleitung 20a in Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes 23 in Strömungsverbindung.
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In der Kammer 34 ist eine Feder 39 angeordnet, die einerseits an der
Versteifungsscheibe der Membran 32 und andererseits an einem an sich bekannten Einstellglied
40 anliegt. In den Fig. 3 und 4 ist das Einstellglied 40 gleich dem Einstellglied
13 das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
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Mit 41 ist schematisch ein an sich bekanntes Dreiwegventil bezeichnet.
Das Dreiwegventil 41 ist mit Leitungen 42, 43 und 44 verbunden. Die Leitung 42 steht
mit der Kammer 34 über eine Öffnung 45 in Strömungsverbindunq, die in dem Körper
31 ausgebildet ist. Die Leitung 43 ist zur umgebenden Atmosphäre außerhalb des Körpers
32 offen.
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Die Leitung 40 steht mit der Gashauptleitung 20a in Strömungsrichtung
unterhalb des Ventils 23 in Strömungsverbindung.
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Wenn die Kammer 34 mit der Umgebung außerhalb des Körpers 31 über
die Leitung 42, das Dreiwegventil 41 und die Leitung 43 (Fig. 3) verbunden ist,
ist in dieser Kammer der Druck gleich dem atmosphärischen Druck und der Druckregler
ist in dem bekannten Betriebszustand. Um den Druckregler außer Betrieb zu setzen
genügt es, das Dreiwegventil 41
derart zu betätigen, daß zwischen
der Kammer 34 und der t;ashauptleitung 20a in Strömungsrichtung unterhalb des Ventilsitzes
23 (Fig. 4) eine Strömungsverbindung heraestellt wird. In diesem Zustand herrscht
in der Kammer 34 ein Gasdruck gleich dem Gasausgangsdruck. Da auch die Kammer 33
mit der Gashauptleitung 20a in Strömunasrichtung unterhalb des Ventilsitzes 23 über
die Leitung 38 verbunden ist, herrscht auf beiden Seiten der Membran 32 der gleiche
Gasdruck (Ausgangsdruck) und die Membran 32 befindet sich in einem indifferenten
Gleichcrewichtszustand, wenn man den Gasdruck betrachtet. Die Membran 32 unterliegt
daher hauptsächlich der Wirkung der Einstellfeder 39 und das Verschlußglied 36 wird
verstellt und in der öffnungsstellung des entsprechenden Ventilsitzes 35 gehalten.
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In diesem Zustand kann das Gas, das in die Kammer 28 über die Leitung
29 mit verringertem Querschnitt eintritt, nicht über die Leitung 30 in die Kammer
32 und von da über die Leitung 38 zu dem Brenner strömen. Folglich erhöht sich in
der Kammer 28 der Gasdruck, bis er die Größe des Eingangsdruckes erreicht. In diesem
Zustand ist ein Seite der Membran dem Gaseingangsdruck unterworfen, während die
andere Seite dem Gas ausgangs druck unterworfen ist, und da bekanntlich der Ausgangsdruck
immer kleiner als der Eingangsdruck ist, wird die Membran 26 verstellt und folglich
wird das Hauptverschlußglied 24 verstellt und in der Öffnungsstellung des Ventilsitzes
23 gehalten.
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Der Druckregler ist außer Betrieb und bleibt in diesem Zustand, solange
das Dreiwegventil 41 nicht in den in Fig. 3 gezeigten Zustand zurückkehrt.