Druckminderer mit einer den Tentilsehliesskörper auf seinen Sitz drückenden Schliessfeder. Der Öffnungsdruck bezw. der Mitteldruck von zum Beispiel als Höhenatmerdienenden bekannten. Druckminderern sind. stark vom jeweiligen gochdruck abhängig.
Als Beispiel sei angenommen, dass. der Ventilsitz eines als Höhenatm:er dienenden Druekmind@erers mit gegen den Hochdruck öffnendem Ventilkör per einen Durchmesser von 1,7 mm habe.
Bei 150 at Anfangs,druck .lastet auf diesem Ven tilsitz ausser,dem Sehliessfederdruck von etwa 3,5 kg ein Druck von
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.das heisst am Anfang ist etwa die doppelte Kraft zum Öffnen des Ventils erford-erlich als am Ende @de@r Gerätbenutzung bei einem Druck von noch etwa 5 at.
Bei bekannten Druckminderem: äussert sich die Abhängigkeit -,des Mitteldruckes vom Hochdruck Urin, Uass der Mitteldruck mit sinkendem Hoohdruak steigt. Dieser Nachteil konnte bisher nur durch die Wahleiner aus reichend grossen Membran einigermassen aus geglichen werden;
trotzdem blieben Schwan kungen von, 0,2 bis 0,5 at bei 3 bis \4 at Mitteldruck bestehen.
Diesem Mangel wird bei dem erfindungs- gemässen Druckminderer, bei welchem eine den Ventilschliesskörper auf seinen Sitz drük- kende Schliessfeder vorhanden ist, .dadurch beseitigt, dass der Ventilschliess,
.körper unter der Wirkung eines von Hochdruckgas beauf- schlagten Bauelementes steht, das bei zu nehmendem Hochdruck den Ventilschliess- körper in der Riohtun der Druckwirkung des Hochdiruckgas:
es entlastet und bei abneh mendem Hochdruck in der gleichen Richtung belastet, so dass die Summe der hochdruck- seitig auf den Ventilschliesskörper wirken# .den Kräfte bei wechselndem Hochdruck an nähernd konstant bleibt.
Es lässt sich damit zum Beispiel erreichen, d'ass, die Schliesskraft sieh bei beispielsweise 150 at aus 3,4 kg Hochdruck + 1 kg Federkraft = 4,4 kg und bei 5 at Hochdruck aus 0,4 kg Hoch druck -E-- 4 kg Federkraft, also wieder = 4,4 kg zusammensetzt.
Daraus folgt ein gleichbleibender Ano;pringdruck bezw. ein gleichbleibender Mitteldruck. Als Gegenlager für die den Ventilkörper auf seinen Sitz drückende Schliessfeder kann eine biegsame, Platte verwendet werden, die entsprechend dem sich ändernden Hochdruck :durchgewölbt wird, wodurch die Schliessfeder verschieden gespannt wird. Vorteilhaft :schaltet man zwi schen die biegsame Platte, die durch :
einen gefederten Teller abgestützt sein kann, und die Schliessfeder eine Hebelübersetzung ein. Es kann auch ein durch Membranen ab- geschlossener und im Hochdruck liegender Einsatz vorgesehen sein, dessen eine Mem brane als Gegenlager für den Ventilkörper oder für die,d:en letzteren auf seinen Sitz drük- kende Schliessfeder dient.
Es läss't sich - insbesondere wenn sehr hohe Drücke zu reduzieren sind - der Raum zwischen den Membranen mit Druckgas von beispielsweise 40 kg/em= füllen, so dass, er wesentlich gleichmässiger arbeitet als eine einzelne Biegeplatte, deren Wegdiagramm in Abhängigkeit von Hochdruck nahezu para bolisch verläuft.
Der Raum zwischen den Membranen kann auch mit einem sein Volumen verkleinernden Füllkörper versehen sein, wobei Innendruck, Federkraft der Membranen und Grösse des zwischen den Membranen und demFüllkörper noch verbleibenden Raumes so aufeinander abgestimmt sein müssen, dass' der zusammen gesetzte Hub der Membran bez.w. :
deren Druckkraft sich bei änderndem Druck des Druckgases im umgekehrten Sinn angenähert ;gleichviel ändert wie der auf dem Veutilsitz lastende Druck des: Druckgases.
Auf der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsformen eines Druckminderers nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt durch einen als Igöhenatmer dienenden Druckmin derer. Fig. ? zeigt eineu als Überdruckhöben- atmer ausgebildcten Druckminderer mit seit licher Zuführ-ting des HochdrucksaLierstoffes, teilweise im Schnitt.
Fig.3 zeigt einen ebenfalls als Höhen- a.tmer verwendbaren Drue.kminderer in ande rer Ausführungsform, teilweise im Schnitt.
Fig. 4 zeigt einen Einsatz mit. zwei -kIlem- branen, ebenfalls im Schnitt, und F'i;g. 5 eine andere Ausführungsform eines ähnlichen Einsatzes.
Fi,g.6 zeigt eine weitere Ausführungs form eines als Höhenatmer verwendbaren Druck minderers, mit seitlicher Zuführung des Ilochdrucksauerstof f e.s, im Schnitt.
Fig. 7 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Drii.ckminderers. Fig. 8 ist ein Schnitt durch. einen Druck minderer mit einem gegen den Druck schlie ssenden Ventilkörper.
Bei .der Ausfii.hrungsfo,rm nach Fig.l. tritt das Hochdr@zckga.s durch einen Stutzen 1 eines Ventilgehäuses 1' in. eine Hoehdruck- kammer ? ein, in der ein vierkantiger Schliess bolzen 3 und eine Schliessfeder 4 unter gebracht sind. Die Kammer wird nach unten durch eine den Ventilsitz aufweisende, in der Mitte durchbohrte Seheibe 5 abgeschlossen.
In dem von einem Rundgehäuse 18 umschlos- senen Niederdruckrauin 6 liegende Hebel 7 beherrschen in nicht näher dargestellter Weise einen vierkantigen, in einem die Scheibe 5 an ihrer Stelle haltenden, längs durchbohrten Gewindezapfen 8 verschiebbar geführten Stift 9 zum Abheben des Schliess bolzens 3 von seiner Sitzfläche, zwecks Off nens des Ventils.
Das das Ventilgehäuse 1' tragende Gehäuse 18 ist an seinen Stirnseiten in Fig. 2 durch in Fig. 1 nicht gezeichnete zwei Membranen abges-ehlossen, an denen die Hebel 7 mit ihren untern Enden angesohlos- sen sind. Die Hebel 7 werden an ihren untern Enden durch eine nicht gleich wie in Fig. 2 dargestellte Feder gegeneinander gezogen.
Die Schliessfeder 4 ist oben an einer bieg samen Platte 10 abgestützt, die sieh je nach der Druckhöhe im Raum 2 mehr oder weni ger durchbiegt und so die Schliessfeder 4 bei zunehmendem Hochdruck entspannt, bei abnehmendem Hochdruck stärker belastet. An den Stutzen 17 ,des Gehäuses 18 wird der nicht gezeigte Einatemschlauch angeschlos sen.
Beim Einatmen wird der Druck im Raum 6 vermindert. Dabei werden die Hebel 7 durch die :sie unten gegeneinander ziehende Feder einwärts bewegt, wobei sie den Stift 9 aufwärts schieben und durch :diesen den Schliessbolzen 3 vom Ventilsitz :
entgegen dem Hochdruck im Raum 2 und der Wirkung der Feder 4 ubheben bezw. .das Ventil 3, 5 öffnen, so dass Sauerstoff aus dem Ilo:ahdmckraum 2 unter Verminderung des Druckes in den Raum 6 nachströmen kann, bis der Unter druck ausgeglichen ist, die Membranen 15, 16 sich nach aussen bewegen und die Hebel 7 dem Stift 9 und :dem Schliessbolzen 3 gestat ten, sich zu senken.
Bei .der Ausführungsform nach Fi;g. 2 ist zwischen die Feder 4 und eine Membrane 11 ein Winkelhebel 12 eingeschaltet. Die Mem brane 11 ist :durch eine Feder 13 an den Win kelhebel 12 angedrückt.
Auch hier wird die Membrane 11 je nach dem im Raum 2 herrschenden Druck durch gebogen und :dadurch die Schliessfeder 4 bei zunehmendem Hochdruck entspannt, bei ab nehmendem Hochdruck stärker belastet.
Das Gehäuse 18 des Druckminderers isst an den Stirnseiten :durch, Steuermembranen 15, 16 a:bbchlossen, zwischen denen eine Feder 14 liegt. Ausserhalb der Membranen sind einschraubbareDeckel 19, 20 vorgesehen, die zum Festlegen der Steuermembranen 15, 16 dienen. In dem Raum zwischen den Mem branen 15, 16 liegen die<B>um</B> Stifte 21 und 22 drehbaren Hebel 7, die mit den Mem branen verbunden sind.
Die im Niederdruck- raum 6 befindliche Feder 14 hat das Bestre ben, die Hebel 7 mit den Membranen gegen einander zu ziehen und -das Sauerstoffzufüh- rungsventil 3, 5 zu öffnen. Der nicht ,ge- zeichnete Einatemschlauch wird auch hier an die Öffnung 17 angeschlossen.
Beim Einatmen wird die Luft aus :dem zwischen den Steuermembranen 15, 16 be- find'lichen Raum 6 abgesaugt. Dabei be- wegen sich die Membranen aufeinander zu und :drücken die Hebel 7 gegeneinander, wel che :den Stift 9 nach oben schieben. Dadurch wird :der Vierkantschliessbolzen 3 vom Ven tilsitz 5 abgehoben, bezw. das Ventil 3, 5 entgegen dem Hochdruck im Raum 2 geöff net.
Durch den Stutzen 1 in dem Raum 2 eingetretenem Drucksauerstoff strömt aus die sem durch den Ringspalt zwischen dem Ven tilsitz und dem Stift 9 in .den Nied:erdruck- raum 6, von wo er d'ur'ch die Öffnung 17 in den Atemschlauch gelangt. Beim Errei chen eines bestimmten .Überdruckes im Raum 6 werden die Hebel :entgegen der Wirkung :
der Feder 14 durch Auseinanderbewegen :der Membranen 15, 16 gespreizt, und das Ventil 3, 5 wird geschlossen, worauf sich der Vor gang wiederholt, nachdem durch das Ein atmen Gas aus der Öffnung 17 entnommen worden ist.
Bei der Ausführungsform der Fig.3 .ist in Abweichung von derjenigen nach Fig. 2 im mit dem Hochdruckstutzen 1 verbundenen Stutzen 23 :eine Einsatzhülse 26 mit zwei Membranen 24 und 25 untergebracht.
Die Hülse 26 ist beweglich, und zwar längsverschiebbar in der Mittelbohrung des Stutzens 23 gelagert. Die Festlegung der Hülse 26 in der Längsrichtung erfolgt einer seits durch :den kurzen Arm des. Hebels: 12, anderseits :durch die Einstellschraube 27, die :
sich gegen<B>die</B> Membrane 24 stützt und die durch eine Gegenmutter 28 festlegba,r ist. Der Bolzen 29 liegt mit etwas Spiel (aus Fig. 3 nicht ersichtlich) in der Mittelbohrung des Sohraubringes 32, so dass das Ho.chdrwck- gas aus ,dem Raum 2 hinaus durch den Ring spalt am Bolzen 29 zur Membrane 25 g.elan- gen kann.
Anderseits strömt das Hochdruck gas durch :den schmalen, aus Fig. 3 nicht :esr- kennbaren Ringspalt zwischen :der Hülse 26 und der Wand der Bohrung im Stutzen 23, in der die Hülse 26 liegt. Das Ilochdruokga:s gelangt auf diesem Weg zur Membrane 24.
Die Membrane <B>25</B> lief über einen Stift 29 am Winkelhebel 12 :an. 7wis,chen :dem, Mem- branen 24 und 25 liegt ein scheibenförmiger, in :der Mitte Füllkörper 30 (vergleiche Fig.4) zur Verminderung des toten Raumes zwischen den Membranen.
Der Winkelhebel 12 bezw. die Membrane 25 bildet wieder das Gegenlager füir die Schliessfeder 4, die den Schliessbolzen 3 auf den Ventilsitz 5 drückt.
Bei hohem Sauerstoffdruck werden die Membranen 24 und 25 in Richtung zum Füll körper 30 (vergleiche Fig. 4 und 5) gedrückt. Unter der Wirkung der Feder 4 schiebt sich die Hülse 26 nach links.
Die Feder 4 wird dadurch entlastet. Der Ausgleich des Schliess druckes übernimmt der Hochdruck, der auf demVentilverschlusss'tück 3 ruht. Die Schliess,- feder 4 kann sich infolgedessen bei zuneh mendem Hochdruck entspannen und den Arm des auf ihr liegenden Winkelhebels 12 aufwärts bewegen.
Die Kraft der Feder 4 wird also bei hohem Sauerstoffdruck vermin- .dert. Mit fallendem Hochdruck gehen die Membranen 24 und 25 infolge des zwischen ihnen herrschenden Druckes wieder ausenn.- auder, wobei die Membrane 25 auf den Win kelhebel 12 drückt und dadurch die Feder 4 spannt.
Der aue dem Federdruck und dem auf .den Schliessbolzen 3 wirkenden Sauer stoffdruck sich zusammensetzende Gesamt- schliess,druck bleibt konstant, so dass der als Höhenalmer verwendete Druckminderer un abhängig von der Höhe des jeweiligen Sauer stoffdruckes praktisch stets den gleichen An- springdruek und den gleichen Atemwider stand behält.
Durch .dein Füllkörper 30 wird erreicht, dass der Druck zwischen den Membranen rasch ansteigt, wenn diese zusammengedrückt werden. Die Membranen 24 und 25 als solche sind also nur verhältnismässigge.rin:genDruck- unterschieden ausgesetzt.
Beträgt der Druck zwischen den Me:m- branen bei einem Aussendruck von 1 kg/cm2 zum Beispiel 40 kg/cm@, das Volumen v des zwischen den Membranen und ,dem Füllkör per vorhandenen Raumes 3 cm', und steigt derDruck aussen auf beispielsweise 601@g/em', und -gelingt es ferner, zu erreichen, dass da.- Jurch sich die Membranen um 1/3 ihres Gesamtlhubes in Richtung zum Füllkörper 30 bewegt haben,
und der Innenraum dadurch um verkleinert wird, so ist dann der Inneindruck, da das Produkt aus Druck P und Volumen v des Innenraumes zwischen den Membranen konstant, ist und nach den obigen Angaben 120 beträgt, auf
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gestiegen, das heisst; die Membranen sind druckentlastet.
Steigt der Aussendruck auf 120 kg?em2, @vobei die Membranen wiederum nach innen durchgedrückt werden, und zwar wieder um I/3 des Gesamthubes, so dass das Volumen auf 1- 2/a = 1/3 oder in ein' ausgedrückt. von 3 auf 1 cm' zusa,mmen:geschrumpft ist, so steigt der Innendruck auf
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das heisst die Membranen bleiben druckent lastet.
Innendruck,- Federkraft der Membranen und Grösse des zwischen den Membranen und dem Füllkörper noch verbleibenden Raumes sind also so aufeinander abzustimmen, dass der Hub der Membranen bezw. deren Druck kraft sich bei änderndem Druck des Druck- "a,--es im umgekehrten Sinne angenähert gleich viel ändern wie der auf dem Ventil sitz lastende Druck des Druckgases. Oder anders ausgedrückt:
Der Hub der Membranen 24, 25, der dadurch verkleinerte. zwischen ihnen liegende Raum, der Anfan.gsdruek zwi schen den Membranen, die Eigenfederkraft der Membranen, die Charakteristik der Schliessfeder 4 und die Grösse des Ventil sitzes sollen vorteilhaft so aufeinander ab- gestimmt sein, da.ss der auf dem Ventilsitz lastende Gesamtdruck angenähert konstant bleibt, also unabhängig vom Druck des Dili,
clzgases wird und gleichzeitig eine mini male Be@a.nspruehiing der Membranen auf tritt.
Wie Pig. 4 zeigt, sind die Membranen 24 und 25 mit ihren Rändern auf einem den Raum zwisch en dien Membranen verkleinern- den Füllkölrper 30 aufgelötet. Eine im F'üll- körper vorhandene Bohrung 31 dient zum Aufpumpen des zwischen den Membranen noch verbleibenden Raumes.
Die Bohrung 31 wird nach erfolgter Füllung abgeschlossen. Die Membranen 24 und 25 sind zusammen mit dem Füllkörper 30 mit Hilfe .des Schraub,- ringes 32, in die Einsatzhülse 26 so eingebet tet, idass' die Lötnährbe zwischen den Mem branen und dem Füllkörper durch den Schraubring 32 zusammengehalten sind.
Wie in Fig. 5 ,gezeigt, kann man in die Einsatzhülse 216 nolch ein Bimetallelement 34 einbauen und dieses an einer den Stift 29 tragenden, vers,ebiebbaren Platte 33 anliegen lassen,
um @dne durch Temperaturämdierungen bedingten Einflüsse auf den absioluten <B>Ab-</B> stand der Membranen 24 und 25 vonein ander zu kompensieren. Das Hochdruckgas strömt durch den schmalen;
aus :der Fig. 5 nicht ersicbrtlichen Ringspalt zwischen dem Bolzen 29 und: Ie,r zugehörigen Bohrung, so wie -am Rand' düs tellerförmigen Bimetall- elementes 34 vorbei bis zum Raum rechts von der Membran 25. Das Hochdruckgas strömt infolge seines hohen Druckes durch die geringste Undichtigkeit mit .grosser Ge schwindigkeit hindurch.
Es findet also seinen Weg durch den geringsten Zwischenraum, den ihm in diesem Fall der Ringspalt zwi schen dem Bolzen 29 und der zugehörigen Bohrung :des Schraubringes 32 bietet.
Dea in M<B>g</B>. 6 dargestellte, als Höhenatmer verwendbare Druckminderer weicht von dem in Fig. 3 gezeichneten nur insofern ab,
als der zwischen der Membran 25 und der Schliessfeder 4 angeordnete Winkelhebel 12 wegfällt und die die Membranen 24 und 25 aufnehmende Einsatzhülse 26 mittels des Stiftes 29 direkt auf die Feder 4 aufgesetzt ist. Der Hochdrucksauerstoff tritt von seit wärts durch :den Stutzen 1 in den Raum 2 ein.
Diese Ausführungsform wirkt gleich wie die vorbeschriebenen.
In dem Gehäuse 35 des in Fig. 7 dar gestellten Druekmindererrs, dessen. vierkan tiger Ventilholzern 36 entgegen dem Hoch druck öffnet, sind die Schliessfeder 37 sowie ein gekapselter,
nicht im Detail dargestellter Memb@raneinssatz 38 unterhalb des -Ventil sitzes sitzes 39 angeordneE. Der Schliessbolzen 36 wird von dem Feder 37 von unten an den Ventilsitz 39 gedrückt. Im Mitteldruckraum 40 befindet sich :
eine unter der Wirkung einer Stellfeder 41 stehende Membrane 42, die den von oben durch den Ventilsitz .gehenden Stift 46 trägt. Der]Elo,chdrucksauemstoff wird' dürch den Stutzen 43 zugeführt, der Niederdruck sauerstoff durch den Stutzen 44 entnommen. Auch, hier wird,die den Schliessbolzen 36 auf den Sitz 39 drückende Feder 37 mit zuneh- mend'em Druck, :
das heisst in Abhängigkeit von der Höhe des unter dem Schliessbolzen herrechenden Hochdruckes .des Sauerstoffes:, entlastet, indem .der M embraneinsatz 38, auf den dhe Feder 37 abgestützt ist, unter dem Ei,afluss des Iloch:drucksauerstoffeo nach unten nachgibt.
Der durch den Stutzen 43 einströmende Ho,chdru-eksauerstoff füllt den Raum 45, in dem ,sich der Ventilbolzen 36, die Schliess Feder 3.7 und der Membraneinsatz 38 befinden. Durch :
den Ringspalt zwischen,der Mittelboh- rung des Ventilsatzes 39 undi dem Stift 46 tritt bei abgehobenem Ventilbolzen 36 Sauerstoff in den Mitteldruckraum 40 ein.
Sobald in diesem :der durch, dhe Feder 41 ein gestellte Mitteldruck erreicht ist, überwiegt die von unten auf der Membrane 42 lastende Kraft des Druckgases die Kraft der Feder 41. Die Membrane 42 wölbt sich nach oben durch und dhe Schliessfeder 37 drückt den Ventilbolzen 36 auf den Ventilsatz 39, wo durch das Nachströmen von Sauerstoff unter bunden wird.
Bei dem gegen den Druck schliessenden Druckminderer nach Fig.8 überwiegt, sobald im Mitteldruckraum 40 der eingestellte Druck erreicht ist, die auf der Membrane 42 lastende Kraft die Kraft der Stellfed'er 41.
Dadurch wölbt sich die Membrane 42 nach oben durch. Die Sohliessfeder 47 kann sich nun streckeu und: drückt den Dichtpflock 48 des doppelarmigen Hebels 49 auf den Ventil sitz 50. Zn dem Raum 51 ist wiederum ein Mem- brankörper 38 angeordnet, der über den Stift 52 unmittelbar auf den Dichtpflock 48 ein wirkt.
Bei hohem Sauerstoffdruck ist die Kraft der Membranen gering, die Kraft des auf den Dichtpflückdrückenden Sa.ueratoffes gross. Bei niedrigem Druck ist das Um gekehrte der Fall. Immer bleibt die Summe der Drücke konstant und damit auch der Mitteldruck.
Wie aus der Beschreibung der verschie denen Ausführungsformen des beschriebenen Druckminderers hervorgeht, kann dessen Sauerstoffzufüh rungsventil mit dem DIRLCh oder geben den Druck schliessen.