DE971811C

DE971811C - Gasdruckregler mit einer Arbeitsmembran und einem druckentlasteten Ventil

Info

Publication number: DE971811C
Application number: DEK8057A
Authority: DE
Inventors: Karl Schwarz
Original assignee: G Kromschroeder AG
Current assignee: Elster Kromschroeder GmbH
Priority date: 1950-11-17
Filing date: 1950-11-17
Publication date: 1959-04-02
Also published as: BE506673A; FR1044296A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 2. APRIL 1959

K 8057 XJ₄C

Die Erfindung betrifft einen Gasdruckregler mit einer Arbeitsmembran und einem Ventil, das unter Verwendung eines als Wellrohrmembran od. dgl. ausgebildeten Federungskörpers druckentlastet ist.

Die Erfindung bestellt bekannten Einrichtungen dieser Art gegenüber darin, daß die Bewegung der Arbeitsmembran und die Bewegung des von ihr gesteuerten Ventils durch Zwischenschaltung eines Über- bzw. Untersetzungssystems, vorzugsweise eines Hebelsystems, mechanisch miteinander gekoppelt sind. Das Hebelsystem ist vorzugsweise so ausgebildet, daß bei gleichmäßiger Veränderung der Arbeitsmembranlage eine ungleichmäßige Veränderung der Ventillage bewirkt wird, und zwar zunehmend für größere Durchgänge. Der Federungskörper kann in an sich bekannter Weise durchgehend hohl ausgebildet sein. Auch kann der Durchmesser des Ventilsitzes in an sich bekannter Weise gleich oder nahezu gleich dem Durchmesser der zylindrischen Enden des Federungskörpers sein. Der Ventilsitz des vom Federungskörper gesteuerten Ventils ist vorzugsweise als Venturidüse ausgebildet. Der an der engsten Stelle der Venturidüse befindliche Raum steht zweckmäßig mit der vom Regeldruck beaufschlagten Seite des Federungskörpers in Verbindung. Die ein Belastungsgewicht tragende Arbeitsmembran ist zweckmäßig gleichzeitig Dichtfläche zwischen einem als Ventilteller wirkenden Membranteller einerseits und einem über eine Brücke unter Wirkung einer Feder stehenden Ventilsitz andererseits.

Durch die Erfindung ist ein Regler geschaffen, der ermöglicht, Vordruckschwankungen auszuschalten und der dadurch für hohe Vordrücke als

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Mitteldruckregler verwendbar ist. Der Regler weist ferner eine nahezu geradlinig verlaufende Reglerkurve bei allen Durchgängen auf. Die abfallende Reglerkurve bei erhöhtem Gasdurchgang ist also wieder aufgerichtet. Der Durchflußbereich des Reglers ist ferner wesentlich vergrößert. Außerdem hat der Regler nur eine geringe Reibung, und ein Festpressen ist auch bei im Gas enthaltenen Verunreinigungen vermieden. Der Regler weist ίο ferner nur eine kleinflächige Arbeitsmembran und damit ein kleines Reglergehäuse auf und ist in wirtschaftlicher Weise herstellbar. Seine Dichtheit und der Schließdruck sind dabei auch bei verunreinigtem Gas gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigt: Abb. I eine Ausführungsform in Verbindung mit einem Druckregler,

Abb. II a bis III b einige Beispiele weiterer An-Ordnungen des Federungskörpers in schematischer Darstellung.

Der Regler in Abb. I besteht aus einem Gehäuseunterteil α mit einem Eingangsstutzen b und einem Ausgangsstutzen c. In einer Erweiterung des Eingangsstutzens b ist ein als Wellrohrmembran ausgebildeter Federungskörper d an seinem Boden e fest mit dem Eingangsstutzen b verbunden. An seinem anderen Ende trägt der Federungskörper d einen Ventilteller f, der durch eine Bewegungsstange gegen einen als Venturidüse ausgebildeten Ventilsitz g bewegt werden· kann. Die Bewegungsstange besteht aus einem mit einem Längsloch h' und zwei Querlöchern h" versehenen Teil h und einem schwenkbar mit ihm verbundenen Teil i, der in einer Führung ;', die an ihrem rechten Ende durch ein Spannstück w abgestützt ist, in Längsrichtung bewegt werden kann. Der Bewegungsstange h, i wird durch die mit einer Arbeitsmembran 0 verbundene Bewegungsspindel η über einen schwenkbar an der Führung / gelagerten Bewegungshebel m und einen Bewegungshebel k eine Längsbewegung erteilt. Die Bewegungsspindel η trägt an ihrem oberen Ende einen Ventilsitz p und eine Führungsstange q. Über eine Brücke r wird die Membran 0 mit einem Membranteller s und einem Belastungsgewicht t durch eine Feder u dichtend gegen den Ventilsitz p gepreßt. Die Führungsstange q gleitet in einem mit Führungsbuchse und Entlüftungsloch versehenen Deckel v. Der Regler wirkt in folgender Weise: Im Nichtbetriebszustand drückt das Belastungsgewicht t über die Bewegungsspindel η die Bewegungshebel k und m aus der gestreckten Lage in eine gewinkelte Lage und bewegt damit die Bewegungsstauge i gegen den Eingangsstutzen b, wodurch das Ventil geöffnet wird.

Im Falle eines durch den Regler fließenden Mediums wird der Betriebszustand auf folgende Weise hergestellt:

Das Medium kann durch den Eingangsstutzen b außerhalb des Federungskörpers d nahezu ungehindert zwischen Ventilteller / und Ventilsitz g in den Raum unterhalb der Arbeitsmembran 0 und von dort über den Ausgangsstutzen c weiter zum Verbraucher strömen. Der sich dabei ausbildende Druck hebt die Arbeitsmembran 0 mit Belastungsgewicht t und Bewegungsspindel 11 in bekannter Weise an, wobei die angewinkelten Bewegungshebel k und m sich strecken und die Bewegungsstange mit ihren Teilen i und h gegen den Aus- gangsstutzen bewegt und bei Nullverbrauch das Ventil geschlossen wird. Der Raum innerhalb des Federungskörpers d ist über die Längs- und die zwei Querbohrungen des Teiles h der Bewegungsstange mit dem Raum unter der Arbeitsmembran 0 verbunden, so daß bei Nullverbrauch, wobei das Ventil geschlossen ist, in beiden Räumen gleiche Druckverhältnisse vorliegen. Bei steigendem Verbrauch verringert sich in bekannter Weise der Druck unter der Arbeitsmembran 0, das Belastungsgewicht drückt die Bewegungsspindel nach unten, die Bewegungshebel k und m werden angewinkelt, das Ventil öffnet sich und läßt das Medium nachströmen, bis der durch das Belastungsgewicht t bestimmte Hinterdruck wieder erreicht ist. Gleichzeitig wird in an sich bekannter Weise bei steigendem Verbrauch in dem als Venturidüse ausgebildeten Ventilsitz g an der engsten Stelle dieser Düse durch die größere Strömungsgeschwindigkeit ein Unterdruck gegenüber dem Raum unter der Arbeitsmembran 0 erzeugt, der sich über die Querlöcher h" und das Längsloch h' in dem Teil h der Bewegungsstange dem Raum in dem Federungskörper d mitteilt und damit ein weiteres öffnen des Ventils verursacht, wodurch die Möglichkeit eines erhöhten Druckes bei erhöhten Durchgängen gegeben ist.

Eine gleiche Wirkung wird außerdem auf mechanischem Wege durch die sinusabhängige Bewegungsübertragung der senkrechten Steuerbewegung der Membran 0 auf die waagerechte Bewegung der Bewegungsstange hervorgerufen. Durch gleichmäßige Veränderungen der Membranlage wird eine ungleichmäßige Veränderung der Ventillage, und zwar zunehmend für größere Durchgänge hervorgerufen, wodurch ebenfalls relativ höhere Drücke bei erhöhten Durchgängen erzeugt werden. Gleichzeitig wird durch die große Kraftübersetzung infolge der sich erstreckenden Schenkel m und k der sinusabhängigen Bewegungsübertragung bei Nullverbrauch ein höher Anpreßdruck des Ventils erzeugt, der dichtes Abschließen gewährleistet.

In an sich bekannter Weise wird im Falle einer Betriebsstörung bei Überschreiten des Hinterdruckes um einen gewissen Betrag die Membran 0 über die Endstellung der Bewegungspindel η gegen die Feder angehoben, wobei das den Überdruck erzeugende Medium durch das Ventil mit dem Ventilsitz p und durch die im Deckel ν vorhandene öffnung entweichen kann. iao

Die erfindungsgemäße Unabhängigkeit des Ventilsystems von schwankenden Vordrücken ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. I auf folgende Weise gegeben: Der Ventilsitzdurchmesser des Ventilsitzes g entspricht genau dem Durchmesser der zylindrischen Enden des Federungs-

körpers d. Der Boden des Federungskörpers d ist im Eingangsstutzen b des Gehäuses α fest angebracht. Der Vordruck von außen und der Hinterdruck von innen auf diesen wird vom Gehäuse a aufgenommen. Der auf den Falten des Federungskörpers d und zu beiden Seiten des Ventiltellers / liegende Vordruck gleicht sich ohne Rücksicht auf die Höhe des Vordruckes aus. Eine Längenänderung des Federungskörpers ist durch den Vordruck

ίο also nicht möglich. Diese Längenänderung des Federungskörpers d wird somit nur über das Bewegungsgestänge von der vom Hinterdruck gesteuerten Membran und von dem durch den venturidüsenartigen Ventilsitz g erzeugten Druckunterschied vor und hinter dem Ventilteller f erzeugt.

In den Abb. Ha, Hb, III a und III b sind einige weitere Beispiele von Anordnungen von Federungskörpern gegeben, bei denen das Ventilsystem ebenfalls vollständig von den im Innern oder außerhalb der Federungskörper herrschenden Drücken und deren Schwankungen entlastet ist. In allen Abbildungen sind folgende Bezeichnungen gewählt:

Es bedeutet:

P₁ = Vordruck.
P₂ = Hinterdruck.

χ = Ventilteller.

y = Ventilsitz.

ζ = Bewegungsübertragung zum Ventil.

Bei allen Anordnungen ist zum Zwecke vollständiger Ventilentlastung der Ventilsitzdurchmesser dem Durchmesser der zylindrischen Enden der Federungskörper anzugleichen. Durch Differenzen zwischen den Durchmessern des Ventilsitzes und der zylindrischen Enden der Federungskörper kann eine Tendenz zum vermehrten öffnen oder vermehrten Schließen bei steigenden Vor- oder Regeldrücken erzielt werden, wodurch die Regelkurvenlage für verschiedene Vordrücke nach Wunsch bestimmt werden kann.

Abb. II a und II b zeigen eine waagerechte Anordnung des Federungskörpers, wobei außerhalb des Federungskörpers Vordruck, innerhalb geregelter Druck vorhanden ist. Die Steuerungsbewegungen für »Auf« und »Zu« sind in beiden Abbildungen entgegengesetzt.

Abb. III a und III b zeigen eine senkrechte Anordnung des Federungskörpers. Auch hierbei sind die Steuerungsbewegungen des Ventils für »Auf« und »Zu« entgegengesetzt. Bei Abb. III a liegt der Vordruck innerhalb des Federungskörpers, die Bewegungseinrichtung ist außerhalb des Ventilsitzes angebracht. Bei Abb. III b ist im Gegensatz zu Abb. HIa der Vordruck außerhalb, der Regeldruck innerhalb des Federungskörpers wirksam.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gasdruckregler mit einer Arbeitsmembran und einem Ventil, das unter Verwendung eines als Wellrohrmenbran od. dgl. ausgebildeten Federungskörper druckentlastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Arbeitsmembran und die Bewegung des von ihr gesteuerten Ventils durch Zwischenschaltung eines Über- bzw. Untersetzungssystems, vorzugsweise eines Hebelsystems, mechanisch miteinander gekoppelt sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung des Hebelsystems, das bei gleichmäßiger Veränderung der Arbeitsmembranlage eine ungleichmäßige Veränderung der Ventillage, und zwar zunehm endfür größereDurchgängebewirkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federungskörper in an sich bekannter Weise durchgehend hohl ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Ventilsitzes in an sich bekannter Weise gleich oder nahezu gleich dem Durchmesser der zylindrischen Enden des Federungskörpers ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz des vom Federungskörper gesteuerten Ventils als Venturidüse ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an der engsten Stelle der Venturidüse befindliche Raum mit der vom Regeldruck beaufschlagten Seite des Federungskörpers in Verbindung steht.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Belastungsgewicht (i) tragende Arbeitsmembran (c) gleichzeitig Dichtfläche zwischen einem als Ventilteller wirkenden Membranteller

(s) einerseits und einem über eine Brücke (r) unter Wirkung einer Feder (w) stehenden Ventilsitz (p) andererseits ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 21 751, 345900, 565, 505136, 596714, 611420, 624594,

636009, 640995, 657821, 660871, 672267, 826, 698 120, 705 789, 717 460.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen