DD277311A1 - Druckminderer mit konstantem zwischendruck - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer mit konstantem Zwischendruck, der mit einem Hilfsventil arbeitet und insbesondere in Atemschutzbehaeltergeraeten angewendet wird. Der im Druckminderer angeordnete Hochdruckraum steht mit dem Steuerraum ueber eine Dosieroeffnung, die eine Dosierbohrung oder ein Dosierringspalt sein kann, in Verbindung. Das schliessende Element des Hauptventils, ueber das das Vorratsgas aus dem Hochdruckraum in den Zwischendruckraum abstroemt, ist im Hochdruckraum und im Steuerraum derart angeordnet, dass dieses bei geoeffnetem Steuerventil den Ventilsitz des Hauptventils freigibt und bei geschlossenem Steuerventil den Ventilsitz des Hauptventils abdeckt, wobei das Steuerventil durch die Membran, die auf Druckunterschreitungen des Zwischendruckes reagiert, bewegt wird. Das entscheidende Verhaeltnis fuer die Zwischendruckkonstanz ist Membranflaeche zu offenem Querschnitt des Steuerventils und ist so hoch wie moeglich zu setzen.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Druckminderer mit konstantem Zvvischendruck, der mit einem Hilfsventil arbeitet und insbesondere in Atemschutzbehältergeräten angewendet wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Bei Druckminderern mit mit oder gegen den Druck schließenden Ventilen hängt die Inkonstanz des Zwischendruckes während des Vorratsdruckabfalls vom Verhältnis Membranflärhe ?u Durchlaßquerschnitt ab. Je größer dieses Verhältnis ist, desto weniger ändert sich der Zwischendruck in Abhängigkeit vom 7ü. ratsdruck. Jedoch sind der Größe der Membran bauliche Grenzen gesetzt und auch der Durchlaßquerschnitt darf einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreiten. Es muß daher eine gewisse vorratsdruckabhängiga Zwischendruckschwanki ,ng hingenommen werden. Das bedingt zum Teil recht erhebliche Veränderungen der Atemwiderstandswerte, was atemphysiologisch gesehen ein Nachteil ist. Diese Nachteile können zum Teil behoben werden durch Druckminderer mit druckausgeglichenen Ventilen. Unter dieser Gattung finden sich Membran- und Kolbendruckminderer, deren Herstellung jedoch einen hohen technischen Aufwand erfordern. Insbesondere für die Führung der Kolben bzw. Ventilstößel und ihre Abdichtung ist eine sehr hohe Präzision, Oberflächengüte und gute Qualität dor verwendeten Dichtringe erforderlich (DE-AS 1708117).

In der DE-PS 1116008 ist ein membrangesteuerter Druckregler mit einer HilfsSteuereinrichtung für konstanten Ausirittsdruck (Zwischendruck) dargestellt, dessen bewegliche Membraneinrichtung das Hauptverschlußstück steuert. Die Membran ist auf der dem Hauptverschlußstück zugewandten Seite ständig direkt vom Austrittsdruck und auf der anderen Seite von einem zwischen atmosphärischem Druck und Austrittsdruck schwankenden Steuerdruck beaufschlagt. Der Steuerdruck ist über die Hilfssteueranordnung, bestehend aus ainem Verschlußstück, Ventilschaft, Halterungsstück und Membrandose, von dem jeweiligen Austrittsdruck abhängig. Der Stuuerraum ist über eine enge Austrittsöffnung mit der freien Atmosphäre verbunden. Auch diese Anordnung weist einen komplizierten Aufbau sowie einen zwar geringen aber funktionsbedingten Verluststrom an Arbeitsgas auf.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht dai in, den Aufbau eines Druckminderers für Behältergeräte zu vereinfachen insbesondere dessen Herstellungsaufwand zu verringern und dem Benutzer über die gesamte Nutzungszeit einen atemphysiologisch guten Atemgasstrom zur Verfügung zu stellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Druckminderer mit Steuerventil derart zu gestalten, daß der Zwischendruck während des Vorratsdruckverlaufs konstant bleibt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der im Druckminderer angeordnete Hochdruckraum mit dem Steuerraum über eine Dosieröffnung in Verbindung steht und das schließende Element des Hauptventils im Hochdruckraum und im Steuerraum derart angeordnet ist, daß dieses bei geöffnetem Steuerventil, welches den Steuerrauni mit dem Zwischendruckraum verbindet, den Ventilsitz des Hauptventils freigibt und bei geschlossenem Steuerventil den Ventilsitz des Hauptventils abdeckt. Das schließende Element des Hauptventils kann ein Kolben oder ein elastischer Verschlußkörper sein. Des weiteren kann die Dosieröffnung eine im Genau, e oder im schließenden Element angeordnete Dosierbohrurig oder ein zwischen dem Gehäuse und rl'im schließenden Element gebildeter Dosierringspalt sein. Das Steuerventil steht über einen Steuerventil-Federbügel mit der .Membran, die auf Druckunterschreitungen des Zwischendruckes reagiert, in Verbindung. Bei geschlossenem Hauptventil entsteht über die Dosieröffnung ein Druckausgleich zwischen dem Hochdruckraum und dem Steuerraum. Hierbei ist wesentlich, daß die Schließkraft auf das schließende Element im geschlossenen Zustand stets gleich dem Produkt aus Steuerdruck und Durchlaßquerschnitt des Hauptventils ist, woraus sich ein nicht zu unterschreitender Mindestwert ergibt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: einen Druckminderer mit Dosierspalt

Fig. 2: einen Ausschnitt des Druckminderers mit Haupt- und Hilfsventil und

Fig.3: ein Schließelement.

Der in Fig. 1 dargestellte Druckminderer weist ein Gehäuse 10 mit einem Hochdruckanschluß, der in einen Hochdruckraum 1 mündet, und einem Zwischendruckanschluß, der von einem Zwischendruckraum 3 ausgeht, auf. Im Hochdruckraum 1 ist ein Hauptventil 6 mit einem Ventilsitz 6.1 angeordnet. Auf den Ventilsitz 6.1 kommt ein schließendes Element 7 mit seiner Stirnseite zu sitzen, das als Kolben ausgebildet ist. Das schließende Element 7 bildet mit dem Gehäuse 10 einen Steuerraum 2. Es wird im Gehäuse 10 dichtungslos so geführt, daß ein Dosierringspalt 9' von minimalem Querschnitt als ständige Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 1 und dem Steuerraum 2 verbleibt. Das schließende Element 7 ist im Steuerraum 2 federbelastet. Gegenüber dem schließenden Element 7 ist im Steuerraum 2 ein Steuerventil 4 angeordnet, das von einer Membran 5 vermittels eines Steuerventil-Federbügels 4.1 betätigt wird. Über eine Verbindungsbohrung 8 ist eine Verbindung zum Zwischendruckraum 3 hergestellt. Die Membran 5 ist vom Gehäuse 10 und einem Gehäusedeckel 11 aufgenommen. Der Zwischendruck wird über eine Stellschraube 14 mit einer Ausgleichsbohrung 12 vermittels einer Stellfeder 13 eingestellt. Bei anliegendem Vorratsdruck und Ruhestellung der Membran 5 füllt sich über den Dosierringspalt 9' .!er Steuerraum 2 ebenfalls bis zum Erreichen des Vorratsdruckes und das schließende Element 7 wird über den gesamten Querschnitt des Hauptventils 6 vom Vorratsdruck gegen den eingestellten Zwischendruck auf den Ventilsitz 6.1 gepreßt und das Hauptventil 6 bleibt geschlossen. Wird nun durch Unterschreiten des eingestellten Zwischendruckes eine Bewegung der Membran 5 hervorgerufen, vollzieht der Steuerventil-Federbügel 4.1 eine Aufwärtsbewegung und öffnet damit das Steuerventil 4. Dac hat im Steuerraum 2 einen Druckabfall zur Folge, wodurch das schließende Element 7 zum Vorratsdruck angehoben wird und den Luftstrom vom Hochdruckraum 1 zum Zwischendruckraum 3 freigibt. Ist der Zwischendruck wieder hergestellt, befindet sich die Membran 5 wieder in ihrer Ausgangsstellung und das Steuerventil 4 schließt über den Steuerventil-Federbügel 4.1. In Fig. 2 ist das schließende Element 7 mit einer O-Ringdichtung 15 im Gehäuse 10 dichtend geführt. Über die O-Ringdichtung 15 wird der Hochdruckraum 1 gegenüber den Steuerraum 2 getrennt. Zwischen dom Hochdruckraum 1 und dem Steuerraum 2 ist im Gehäuse 10 eine Dosierbohrung 9 angeordnet, über die bei geschlossenem Hauptventil 6 der Druckausgleich Vorratsdruck-Steuerdruck erfolgt.

Fig. 3 zeigt vergrößert das schließende Element 7 mit der O-Ringdichtung, das analog zur Fig. 2 in gleicher Weiss im Gehäuse 10 geführt ist. Der Druckausgleich Vorratsdruck-Steuerdruck bei geschlossenem Hauptventil 6 erfolgt jedoch über eine im schließenden Element 7 angeordnete Dosierbohrung 9.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, daß die vom Vorratsdruckabfall abhängigen Zwischendruckschwankungen sehr klein sind, da die mit der Membran 6 kommunizierende Fläche der Querschnitt des Steuerventils 4 ist und das Verhältnis dieser Fläche zum Querschnitt der Steuerventilöffnung sehr groß ist. Dies soll nochmals an einem Rechenbeispiel veranschaulicht werden. Wählt man z. B. eine Membran mit einem Durchmesser von 35 mm und eine Steuerventiiöffnung mit einem Durchmesser von 0,6mm, beträgt das Verhältnis der beiden Flächen rund 3.400. Ändert sich der Vorratsdruck beispielsweise von 20MPa auf 2MPa, dann ändert sich oer Zwischendruck nur um 5,3kPa. Ein weiterer Vorteil besteht in der Kompaktheit des Druckminderers, in seinem einfacheren Aufbau und günstigen Fertigungsbedingungen.

Claims (5)

1. Druckminderer mit konstantem Zwischendruck, in dem ein Hochdruckraum, ein Steuerraum und ein Zwischendruckraum, eine Membran, ein Hilfsventil und ein Hauptventil, über das das Vorratsgas aus dem Hochriruckraum in den Zwischendruckraum abströmt, sowie ein schließendes Element angeordnet sind, gekennzeichnet dadurch, daß das Hauptventil (6) direkt den Zwischendruckraum (3) begrenzt und der Hochdruckraum (1) und der Steuerraum (2) über eine Dosieröffnung in Verbindung stehen und daß das schließende Element (7) des Hauptventils (6) im Hochdruckraum (1) und Steuerraum (2) derart beweglich angeordnet ist, daß dieses bei geöffnetem Steuerventil (4), welches den Steuerraum (2) mit dem Zwischendruckraum (3) verbindet, den Ventilsitz (6.1) des Hauptventils (6) freigibt und bei geschlossenem Steuerventil (4) den Ventilsitz (6.1) des Hauptventils (6) abdeckt.

2. Druckminderer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das schließende Element (7) des Hauptventils (6) ein Kolben oder ein elastischer Verschlußkörper ist.

3. Druckminderer nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Dosieröffnung eine im Gehäuse (10) oder im schließenden Element (7) angeordnete Dosierbohrung (9) ist.

4. Druckminderer nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die ⁿosieröffnung ein zwischen Gehäuse (10) und schließendem Element (7) gebildeter Dosierringspalt (9') ist.

5. Druckminderer nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Steuerventil (4) über einen Steuerventil-Federbügel (4.1) mit der Membran (5), die auf Druckunterschreitungen des Zwischendruckes reagiert, in Verbindung steht.