DE532917C - Druckminderer - Google Patents

Description

Es sind Druckminderer bekannt, bei welchen die Betätigung des Drosselorganes durch einen Schwimmkörper erfolgt, welcher in einer Flüssigkeit, meist Quecksilber, schwimmt, deren Oberfläche dem auf der Minderdruckseite herrschenden Druck ausgesetzt ist. Das Quecksilber kann bei den bekannten Ausführungen durch eine Rohrverbindung in ein entsprechend höher angeordnetes Ausgleichsgefäß übertreten, welches in der Regel mit dem atmosphärischen Luftdruck in Verbindung steht. Der Unterschied der Höhenlage des Flüssigkeitsspiegels im Ausgleichsgefäß und jenem Flüssigkeitsstand, der sich während des Arbeitens des Druckminderers um den Schwimmkörper bildet, gibt unter Berücksichtigung des spezifischen Gewichtes des Quecksilbers die Höhe des Minderdruckes an, welchen der Druckminderer hält. Bei Druckschwankungen gerät naturgemäß die steuernde Flüssigkeits- oder Quecksilbersäule in Schwingungen, deren Intensität mit zunehmenden Druckschwankungen auf der Niederdruckseite des Druckminderers größer wird.

Erfindungsgemäß wird deshalb das Ausgleichsgefäß vollständig luftdicht abgeschlossen. Man erreicht dadurch auf einfachste Weise eine sehr wirkungsvolle Dämpfung der schwingenden Quecksilbersäule durch den Luftpolster. Durch die große Kompressibilität der elastischen Luft wird die Dämpfung weich und die Regulierung bei Druckschwankungen rasch. Die Arbeit des Druckminde- -rers wird dadurch viel ruhiger und gleichmäßiger.

Die durch die Zusammendrückung der Luft infolge des eintretenden Quecksilbers im geschlossenen Überlaufgefäß hervorge- ..;, rufene Kraft ist in ihrer Größe von dem Verhältnis des Überlaufgefäßvolumens zur jeweils eintretenden Quecksilbermenge abhängig, es ist also, da pv^h = konstant bleibt, worin k der Exponent der Adiabate ist und ·:"■ diese Gleichung durch eine Hyperbel darzustellen ist, die Möglichkeit gegeben, die sich abspielenden Vorgänge in einen beliebigen Teil der Kurve zu verlegen, also z. B. dorthin, wo bei einer geringen Verkleinerung des ■■ ·: eingeschlossenen Luftvolumens, infolge Eintrittes von Quecksilber, auch eine größere Druckerhöhung im Überlaufgefäß zu erzielen ist, die aber wieder nicht so hoch ansteigen kann, daß sie den Quecksilbereintritt verhin- ■ dem könnte. In dieser Beziehung . arbeitet der im Ausgleichsgefäß eingeschlossene Luftpolster ähnlich wie beispielsweise eine Feder beim Ansteigen des Minderdruckes in einer mit Membrane arbeitenden Konstruktion. c·* Bei besonders großen Druckschwankungen

würde der eingeschlossene Luftpolster unter Umständen unter so große Kompression versetzt werden können, daß-dadurch die Weichheit der Bremsung leiden und bedeutende Materialbeanspruchungen auftreten könnten. Dieser Übelstand kann dadurch beseitigt werden, daß man für solche Fälle wenige Meter oberhalb des die Höhe des Minderdruckes bewirkenden, geschlossenen Ausgieichsgefäßes ein zweites, offenes Reservegefäß anordnet, dessen Abfluß durch den Deckel des unteren Ausgleichsgefäßes bis unterhalb des Quecksilberspiegels desselben geführt wird. Bei plötzlichem Ansteigen des Minderdruckes wird dann das Quecksilber in der Verbindungsleitung des Ausgleichsgefäßes mit dem oberen Gefäße ansteigen und durch die Quecksilbersäule einen raschen Ausgleich im Ausgleichsgefäß bzw. in der Miaderdruckleitung bewirken und den im Ausgleichsgefäß möglichen Luftüberdruck auf den Druck der Quecksilbersäule in der Verbindungsleitung beschränken.

Wenn bei großen Schwankungen des reduzierten Druckes und hocheingestelltem Ausgleichsgefäß, d. h. bei großer Quecksilbersäule, die durch den Luftpolster erzeugte Dämpfung ein zu starkes Hinundherfhiten der großen Quecksilbersäule bewirkt und diese Schwankungen längere Zeit in Anspruch nehmen, kann man noch einen zweiten dämpfenden Luftpolster vorsehen, derart, daß beispielsweise in die Quecksilbersäule nach Abb. 3 ein entsprechend ausgebildeter Behälter eingebaut wird oder noch besser der Schwimmkörper B (Abb. 1) am Boden einen Hohlraum erhält, der wie ein Windkessel wirkt; ebenso kann anstatt dieses Hohlraumes außerhalb des Ventils ein kleiner, mit dem Quecksilber in Verbindung stehender Windkessel vorgesehen werden. Bei rascher Drucksteigerung nimmt ein derartiger Hohlraum einen Teil des Quecksilbers auf und wirkt durch den in dem Hohlraum komprimierten Luftinhalt schwingungsdämpfend. Dadurch werden die Impulse der Druckschwankungen nur zum Teil auf die große Quecksilbersäule, zum Teil jedoch auf die viel weniger träge Quecksilbersäule im kürzeren Quecksilberschenkel übertragen. Durch die Wirkung der beiden in diesem Fall entgegengesetzt wirkenden Luftpolster tritt eine Beruhigung der Quecksilbersäule und eine noch raschere Einstellung auf den notwendigen Minderdruck ein.

Der kleinere Quecksilberschenkel beeinflußt die Bewegung des regulierenden Drosselorganes, z. B. des Ventilkegels, direkt. Durch eine Abbremsung dieses Schenkels laut Abb. 1 wird also der gewünschte regulierende Einfluß auf das Drosselorgan in kürzerer Zeit ausgeübt.

Als weitere Maßnahme gegen große Schwingungen bzw. das Herausspritzen des Quecksilbers aus dem zweiten, oberen Ausgleichsgefäß kann die Bewegungsenergie des Quecksilbers durch eine im Verbindungsröhrchen K vorgesehene Drosselöffnung gebremst werden. Diese Drosselöffnung darf allerdings nur bei einer plötzlichen Bewegung des Quecksilbers vom Schwimmergefäß in das Ausgleichsgefäß zur Wirkung kommen und nicht bei der entgegengesetzten Bewegung, weil für diese nur die begrenzte Energie der Quecksilbersäule zur Verfugung steht, die im Interesse eines raschen Reglungsvorganges des Ventils nicht geschwächt werden soll. Eine solche einseitig wirkende Drosselvorrichtung ist in Abb. 2 dargestellt. Sie ist an der Einmündung des Röhrchens K in das Ausgleichsgefäß L angebracht und besteht im wesentlichen aus einem Drosselkanal 5 und aus einem weiten, durch ein Kugelventil abgeschlossenen Kanal 8. Solange das Quecksilber in Ruhe ist oder sich von unten nach oben bewegt, liegt die Kugel an dem Sitz 3 an, und es bleibt als freie öffnung für diese Bewegung nur entweder eine absichtlich geschaffene Undichtheit dieses Sitzes oder die Drosselöffnung 5, durch die eine plötzliche Bewegung des Quecksilbers in der Richtung von G nach L (Abb. 1) gebremst wird. Wenn aber infolge des Sinkens des Minderdruckes eine Bewegung des Quecksilbers von L nach G eintritt, wird die Kugel 4 durch die Strömung von ihrem Sitz gehoben, und das Quecksilber kann durch den relativ breiten Kanal 3 abfließen. Damit die Kugel bei dieser Bewegung nicht die Einmündung des Röhrchens K verschließt, ragt dieses in das Innere des Ausgleichsgefäßes und ist dortselbst seitlich mit Eintrittslöchern versehen.

Schwingungen, die infolge der Massenträgheit des Quecksilbers beim Arbeiten des Druckminderers gelegentlich auftreten, sich über den Schwimmer auf das Drosselorgan übertragen und ein absatzweises Durchströmen des zu reduzierenden Mittels verursachen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung schon durch den kleinen Querschnitt des Röhrchens K weitgehend hintangehalten; denn einerseits kann das Röhrchen nur eine geringe Menge Quecksilber aufnehmen, und andererseits sind auch die Reibungswiderstände für die Quecksilberbewegung größer als bei einem Rohr mit großem Durchmesser. Um aber jede noch auftretende Schwingung mit Sicherheit hintanzuhalten, ist erfindungsgemäß an der oberen Einmün- iao dungssteile des Röhrchens K in das Ausgleichsgefäß L noch ein weiteres nachstell-

bares Drosselventil 9 vorgesehen; dieses weist eine Bohrung 10 auf, die durch ein Nadelventil 11 beliebig weit verschlossen werden kann.
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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Druckminderer mit durch eine Flüssigkeitssäule gesteuertem Drosselorgan, dadurch gekennzeichnet, daß das die Steuerflüssigkeit, z. B. Quecksilber, aufnehmende Ausgleichsgefäß vollständig luftdicht abgeschlossen ist, um einerseits Quecksilberverluste zu vermeiden, andererseits die im Ausgleichsgefäß eingeschlossene Luftmenge als elastischen Dämpfer auszunutzen.

2. Druckminderer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Luftkissens ihrerseits abgebremst wird durch eine zweite Quecksilbersäule (N 0), deren Quecksilberspiegel dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist.

3. Druckminderer nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Windkessel (P) oder ein als Windkessel ausgebildeter Schwimmkörper (B) bei rascher Drucksteigerung einen Teil des Quecksilbers bzw. der Steuerflüssigkeit aufnimmt und dadurch schwingungsdämpfend wirkt.

4. Druckminderer nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ausgleichsgefäß (L) ein regelbares Drosselorgan (9, 10, 11) vorgeschaltet ist, das etwaige trotz des engen Rohrquerschnittes noch auftretende Schwingungen der Quecksilbersäule zu dämpfen vermag.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen