DE69612879T2

DE69612879T2 - Gas Druckregler

Info

Publication number: DE69612879T2
Application number: DE69612879T
Authority: DE
Inventors: Mark E. C/O Marshall Gas Controls Hood; John D. Hostutler; David W. Lambeth; Charles M. Olds
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: AU697689B2; BR9607963A; DE69606525T2; DE69612879D1; DK0949553T3; GR3033206T3; EP0817990B1; EP0817990A1; CA2216920A1; US5740833A; EP0949553A1; CN1182487A; CN1105342C; ES2158713T3; CA2216920C; EP0949553B1; MX9707362A; AU5309996A; CN1423078A; ES2142054T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Gasdurchfluß- Druckregelungsvorrichtungen und speziell einen Zweistufen- Gasdruckregler, der imstande ist, an einer Auslaßöffnung ungachtet der Gasdurchflußrate, die von einer Quelle hohen Gadrucks wie etwa einem Flüssiggastank abgerufen wird, einen niedrigen Gasdruck zu regulieren und bereitzustellen.

Hintergrund der Erfindung

Heutzutage besteht ein steigender Bedarf an Gasdruckreglern, um die Durchflußrate von Gas innerhalb vorgegebener Grenzwerte scher zu regulieren und aufrechtzuerhalten und um den Autrigasdruck unterhalb eines gewünschten Höchstpegels zu halten. Im allgemeinen weisen diese derzeit verfügbaren Gasdruckregler Druckgußkörper- und Federgehäuse-Komponenten auf, die in Sekundärschritten etwa durch Bohren maschinell bearbeitet werden. Typischerweise muß eine Einlaßöffnung in dem Reglerkörper maschinell bearbeitet werden, um zuverlässig mit einem Schwenkhebel zusammenzuwirken, der von einer federunterstützten Membran betätigt wird, um das Einströmen von Gas in eine Druckminderkammer zu steuern.
Bei diesen heute verfügbaren Zweistufenreglern müssen zwei Einlaßöffnungen gebohrt und maschinell bearbeitet werden, und weiteres maschinelles Bearbeiten ist erforderlich, um den Ausgang der ersten Stufe mit dem Eingang der zweiten Stufe in Verbindung zu bringen. Eine Manometerdruck-Abzweigung muß ebenfalls maschinell herausgearbeitet werden, und jede Reglerstufe muß mit einer Entlüftungsstelle versehen werden.
Es ist wünschenswert, einen Gasdruckregler bereitzustellen, bei dem die meisten Komponenten durch Druckgießen hergestellt werden können und zum Fertigstellen der Vorrichtung nur wenige Sekundärschritte erforderlich sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird ein Gasdruckregler angegeben, dessen Komponenten so konfiguriert und positioniert sind, daß die Fertigung der Komponenten durch Druckgießen erleichtert wird, wobei nur ein Minimum an Sekundärschritten erforderlich ist. Insbesondere ist bei einem Zweistufen-Gasdruckregler, der ein Hauptgehäuse mit einer ersten Druckminderstufe und einer zweiten Druckminderstufe hat, eine gemeinsame Innenwand zwischen den beiden Stufen ausgebildet. Jeweilige einander kreuzende Fluidkanäle durch die gemeinsame Innenwand stellen eine Fluidverbindung zwischen dem Ausgang der ersten Stufe und dem Eingang der zweiten Stufe her und sehen ferner eine Manometerdruck-Abzweigung an dem Hauptgehäuse vor. Bei dieser neuen Konfiguration treffen die einander kreuzenden Kanäle an einem gemeinsamen Schnittpunkt zusammen und sind in der gemeinsamen Innenwand miteinander verbunden. Falls gewünscht, können also die einander kreuzenden Kanäle durch Druckgießen des Hauptgehäuses und der gemeinsamen inneren Reglerkörperwand geschaffen werden, ohne daß irgendwelche sekundären Bohrarbeiten zur Bildung der Kanäle erforderlich sind.
Der spezielle Zweistufen-Gasdruckregler der vorliegenden Erfindung umfaßt jeweilige Membranen in jeder der Stufen sowie eine Abdeckung mit einem jeweiligen ersten Abdeckungsbereich zum Abdichten der ersten Membran an der gemeinsamen Innenwand und einem zweiten Abdeckungsbereich zum Abdichten der zweiten Membran an der gemeinsamen Innenwand. Die Abdeckung weist eine gemeinsame Abdeckungswand an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Abdeckungsbereich auf. Ein kleiner Kanal durch die gemeinsame Wand bringt den ersten Abdeckungsbereich oberhalb der ersten Membran und den zweiten Abdeckungsbereich oberhalb der zweiten Membran in Fluidkommunikation. Der kleine Kanal ist so bemessen, daß er zweckmäßig beide Abdeckungsbereiche entlüften kann, während er gleichzeitig ein Beaufschlagen des zweiten Abdeckungsbereichs und der zweiten Druckminderstufe mit überhöhtem Druck im Fall eines Druckregelungsausfalls der ersten Druckminderkammer eliminiert. Somit entfällt durch diese gemeinsame Entlüftungskonfiguration die Notwendigkeit, gesonderte jeweilige Auslässe mit jeder der Stufen bereitzustellen. Somit werden weniger Teile und Montagevorgänge benötigt, und daher wird ein kostengünstiger Druckregler bereitgestellt. Weiterhin ergibt sich ein besserer Schutz im Freien, da die Entlüftung unter Frost- und Regenbedingungen normalerweise nach unten gerichtet vorgesehen werden kann.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Reglerhebel angegeben, der ein geschlitztes Ende hat, das über dem Öffnungseinlaß positionierbar ist. Der Reglerhebel ist zur Betätigung durch eine Membran angeschlossen. Ein Scheibenelement zum steuerbaren Verschließen der Öffnung weist ein Stufenprofil auf, wobei einer der Stufenbereiche der Scheibe zu den Schlitzdimensionen an dem Hebelende paßt, so daß die Scheibe in dem Hebel eingeschlossen und gehalten werden kann. Das ermöglicht die Montage und Unterhaltung der Kombination aus Steuerscheibe und Hebel ohne zusätzliche Teile oder Festlegevorgänge.
Bei noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Einlaßöffnung in den Regler gegossen, ohne daß irgendwelche sekundären Bearbeitungsvorgänge oder das Hinzufügen irgendwelcher Teile erforderlich sind. Das Gießen der Öffnung in den Reglerkörper macht die bisher erforderlichen maschinellen Bearbeitungsvorgänge oder zusätzlichen Teile überflüssig, so daß die Fertigungskosten des Reglers erheblich gesenkt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die als neu angesehenen Merkmale der vorliegenden Erfindung sind insbesondere in den beigefügten Ansprüchen angegeben. Das Verständnis der Erfindung ergibt sich am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen sind; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Zweistufen- Gasdruckreglers, der gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht entlang den Schnittlinien II-II von Fig. 1;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den Reglerkörper, wobei die Membranen entfernt sind;
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang den Schnittlinien IV-IV von Fig. 3;
Fig. 5 eine Schnittansicht nur der oberen Abdeckung entlang der Schnittlinie II-II von Fig. 1;
Fig. 6 eine Ansicht der Kombination aus Regler und Scheibe; und
Fig. 7 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VII-VII von Fig. 6.

Genaue Beschreibung

Fig. 1 zeigt einen Zweistufen-Gasdruckregler 10, der gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist und einen Körper 12 aufweist, der einen Fluideinlaß 14 und einen Fluidauslaß 16 hat. Eine Gasmanometerdruck-Abzweigung 18 ist vorgesehen, um den Druck am Ausgang der ersten Stufe und am Eingang der zweiten Stufe zu überwachen. Eine Abdeckung 20 weist einen Lüftungsauslaß 22 auf.
Entsprechend herkömmlichen Vorrichtungen dieser Art kann der Einlaß 14 des Druckreglers 10 an eine Hochdruckgasquelle wie etwa Flüssiggas angeschlossen sein. Der Regler weist zwei Druckminderstufen auf. Die erste Druckminderstufe verringert den Druck am Eingang 14 und verbindet den niedrigeren Druck mit einer zweiten Druckminderstufe, um den verringerten Enddruck mit dem Reglerausgang 16 zu verbinden. Der Druck am Ausgang 16 wird unter einem gewünschten maximalen Druckpegel gehalten, und die Gasdurchflußrate wird entsprechend dem Bedarf geregelt.
Die Fig. 2 bis 4 zeigen die Konstruktionseinzelheiten des Reglers 10. In dem Hauptkörper 12 sind eine erste Kammer 24 und eine zweite Kammer 26 vorgesehen, die durch eine gemeinsame Innenwand 28 so unterteilt sind, daß sie jeweilige Druckminderstufen innerhalb des Reglers bilden. In der ersten Druckminderstufe wird das einströmende Gas vom Eingang 14 durch einen Kanal 30 mit einer Einlaßöffnung 32 verbunden. Der Eintritt von Gas durch die Öffnung 32 wird von einer Kombinationseinheit 34 aus Schwenkhebel und Scheibe bestimmt, die mit einem Halter 36 gekoppelt ist, der seinerseits mit einer Membran 38 verbunden ist, die die erste Kammer 24 abdichtet.
Eine Erststufenfeder 40, die in einem Federgehäusebereich 42 der Abdeckung 20 gehalten ist, hält die Hebel/Scheiben-Einheit 34 in einer geschlossenen Position an der Einlaßöffnung 32, bis der abstromseitige Gasdruck sinkt (wenn etwa ein Gasverbraucher eingeschaltet wird), wodurch der Druck unter der Membran 38 ausreichend verringert wird, um von der Federkraft überwunden zu werden, so daß Gas mit vermindertem Druck in die erste Kammer 24 einströmen kann. Der Erststufen-Membranbereich 38 ist entlang einem Umfangsrand 44 des Hauptkörpers 12 und von der oberen Leiste 46 der gemeinsamen Innenwand 28 abgestützt.
Die einstückige Membran weist ferner einen zweiten Membranbereich 48 auf, der gleichermaßen an der Leiste 44 des Umfangs des Gehäuses 12 um die zweite Kammer 26 herum und außerdem an der Oberseite 46 der Wand 28 abgestützt ist. Somit definiert eine erste Druckminderstufe eine erste Kammer 24 zwischen dem ersten Membranbereich 38, dem Hauptkörper-Umfangsbereich und der Innenwand 28. Ebenso ist die zweite Druckminderstufe durch die Kammer 26 zwischen dem zweiten Membranbereich 48, dem Hauptkörper-Umfangsbereich und der gemeinsamen Innenwand 28 definiert. Eine Zweitstufenfeder 41 mit einem Federsteller 43 wirkt durch eine Abdeckplatte und Membran 48, die ihrerseits mit einem Halter 45 gekoppelt ist und die Einheit 47 aus Zweitstufenhebel und Scheibe verschwenkt, um die Gaszufuhr zu der Kammer 26 zu steuern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ist die spezielle Konfiguration der vorliegenden Erfindung am besten veranschaulicht; dabei ist der Erststufenauslaß mit dem Zweitstufeneinlaß verbunden, und es ist eine Manometerdruck-Abzweigung 18 vorgesehen. Eine Erststufen-Auslaßöffnung 50 ist an der gemeinsamen Innenwand 28 und innerhalb der ersten Kammer 24 vorgesehen. Ebenso ist eine Einlaßöffnung 52 an dem oberen Ende der gemeinsamen Innenwand innerhalb der zweiten Kammer 26 vorgesehen, und der Gaseinlaß durch die Öffnung 52 in die Kammer 26 wird von der Schwenkhebel/Scheiben-Einheit 47 gesteuert. Jeweilige Kanäle 54, 56 verlaufen von der Auslaßöffnung 50 bzw. der Einlaß- Öffnung 52 innerhalb der gemeinsamen Innenwand und unter einem Winkel, so daß sie einander an einem Schnittpunkt 58 kreuzen. Ein Längskanal 60 führt von der Manometerdruck-Abzweigung 18 durch die gemeinsame Innenwand zu dem Schnittpunkt 58, so daß die Auslaßöffnung 50, die Einlaßöffnung 52 und die Manometerdruck-Abzweigung 18 miteinander in Fluidkommunikation sind. Es wird bevorzugt, daß diese Konfiguration der drei Kanäle innerhalb der gemeinsamen unterteilten Wand 28 durch entsprechendes Druckgießen erhalten werden kann, so daß kein sekundärer Bearbeitungsschritt erforderlich ist, um die Öffnungen und Kanäle zu bilden. Geeignete Halterungen 62, 64 sind als ein Teil des Hauptkörpers 12 vorgesehen, um die jeweilige Schwenkhebel/Scheiben-Einheit 34 und 47 schwenkbar zu haltern. In dem Hauptkörper 12 sind mehrere aufrechte Stangen 66 vorgesehen, um die Abwärtsbewegung der Membran zu begrenzen.
Die Abdeckung 20 mit entsprechenden Federgehäusebereichen 42, 49 umfaßt einen jeweiligen Umfangsabdichtrand 68 und eine gemeinsame Innenwand 70, die einen Abdichtrand 72 hat. Wenn also 20 die Abdeckung 20 über der Membran angeordnet ist, liegt der Abdichtrand 68 über der Membran und bringt die Membran in passenden Kontakt mit der entsprechenden Leiste 44 an dem Umfang des Hauptkörpers, während der Abdichtrand 72 der gemeinsamen Innenwand 70 über der Membran liegt, um mit der Oberseite 46 der Wand 28 in Abdichteingriff zu gelangen. Innerhalb der gemeinsamen Wand 70 gibt es einen kleinen Kanal 74, so daß eine gemeinsam genutzte Lüftungskonfiguration des Lüftungsauslasses 22 zwischen dem durch den Federgehäusebereich 49 oberhalb des zweiten Membranbereichs 48 definierten Volumen und dem durch den ersten Federgehäusebereich 42 oberhalb des ersten Membranbereichs 38 definierten Volumen vorhanden ist. Es versteht sich, daß der Kanal so bemessen ist, daß zweckmäßig eine Lüftung beider Abdeckungsbereiche über den jeweiligen Membranen erfolgt, während gleichzeitig eine mögliche Beaufschlagung des zweiten Abdeckungsbereichs und der zweiten Druckminderkammer mit zu hohem Druck im Fall eines Druckregelungsausfalls der ersten Druckminderkammer eliminiert wird.
Die Fig. 6 und 7 zeigen einen anderen Aspekt der Erfindung im Hinblick auf die Schwenkhebel/Scheiben-Einheit 34 (und, falls gewünscht, auch 47), wobei der Hebel 76 mit einem zu der Scheibe 80 passenden Schlitz 78 versehen ist. Dabei besteht die Scheibe 80 aus einem Kautschukteil, um die Öffnungen geeignet abzudichten, und hat ein Stufenprofil, wobei eine der Stufen zu dem Profil und den Dimensionen des Schlitzes 78 des Hebels paßt. Somit kann die Scheibe angebracht werden, indem eines der passenden Stufenprofile innerhalb des Schlitzes 78 gleitbewegt wird, wodurch die Scheibe 80 innerhalb des Schlitzes festgelegt wird, ohne daß irgendwelche zusätzlichen Befestigungsmittel vorgesehen sind, wie sie normalerweise erforderlich sind, um die Scheibe an einem Hebel zu befestigen. Ein Hebelbolzen 82 paßt in die Halterung 62 oder 64, so daß die Hebel/Scheiben- Einheit 34 in dem Regler schwenkbetätigt werden kann.
Die vorstehende genaue Beschreibung dient nur der Klarheit und dem Verständnis, und es sollen keine unnötigen Einschränkungen daraus abgeleitet werden, da Modifikationen für den Fachmann ersichtlich sind.

Claims

1. Gasdruckregler, der einen von einer Membran (38) betätigten Hebel (76) hat, wobei der Hebel ein Schwenkhebelende mit einem elastischen Scheibenelement (80) darin hat, um den Gasdurchfluß durch eine Einlaßöffnung (52) zu regeln, wobei die Verbesserung folgendes aufweist:

das elastische Scheibenelement (80) hat ein einstufiges Profil;

das einstufige Profil ist von einem oberen Basisbereich definiert, der eine größere Außendimension als ein unterer Abdichtbereich hat, wobei der untere Abdichtbereich zum Abdichten gegenüber der Einlaßöffnung dient;

das Schwenkhebelende weist einen einstufigen Schlitz (78) auf, der eine zu dem einstufigen Profil der Scheibe (80) passende Form hat, um die Scheibe (80) in dem Schlitz (78) gleitbar aufzunehmen und festzulegen, wobei der Basisbereich über dem unteren Abdichtbereich ist.

2. Zweistufiger Gasdruckregler nach Ansprüch 1, wobei die Einlaßöffnung (52) durch Gießen geformt ist.