DE69821454T2 - Vorgesteuerter Gasdruckregler mit ausgeglichener Hülse - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen vorgesteuerten Gasdruckregler mit ausgeglichener Hülse.
• Heute enthalten Gasdruckregler mit „vorgesteuertem" Gasstrom, auch bekannt als Gasdruckminderer, einen einzigen Körper, normalerweise aus Guss und Flansche aufweisend, die zum Anschliessen des Druckminderers an die unter hohem Druck stehende Gaszuführleitung und an die unter Betriebsdruck stehende Gasabgabeleitung dienen.
• Dieser Körper enthält die Gasdruckregelvorrichtungen wie die Hülsen (eine oder üblicherweise zwei sich einander gegenüberliegende, von welchen eine der Hauptregler ist und der andere, normalerweise bekannt als „Monitor", eine Sicherheitshülse ist, die für den Fall des Ausfallens von ersterem der Betrieb aufnimmt), angeschlossen an einen Steuerkopf und an entsprechende Vorrichtungen (wie die „Vorsteuerung"), um den Gasdruck stromaufwärts und stromabwärts des Reglers zu kontrollieren.
• Üblicherweise (s. zum Beispiel Patentveröffentlichung EP 683.444 ) sind die oben erwähnten Hülsen an den betreffenden Steuerkopf angeschlossen, welcher mit einer Membrane versehen ist, wobei letztere auf beiden Seiten durch bewegliche Platten gehalten und dazu vorgesehen ist, den Steuerkopf in zwei getrennte, abgedichtete Kammern zu teilen, um durch die Steuervorrichtung das Einströmen des Antriebsfluids des Reduzierers und das Strömen des Gases bei Betriebsdruck zu erlauben.
• Jede Hülse besteht grundlegend aus wenigstens zwei Elementen: einem Zylinder, der sich axial in beiden Richtungen bewegt, und einem mittleren Schaft, angeschlossen an ein Ende des beweglichen Zylinders. An dem Schaft ist axial eine Gruppe bestehend aus einer Platte und einer Feder befestigt, um die Position des Zylinders im Verhältnis zu einem abgedichteten Anschlag (genannt „Tampon" und dem Zylinder gegenüberliegend angeordnet) einzustellen, je nach dem Druck in dem Steuerkopf: um dies zu erreichen, ist das andere Ende des Zylinders an die Gruppe aus Platte und Membrane angeschlossen.
• In den Schaft ist ebenfalls eine durchgehende Leitung eingearbeitet, wobei ein Ende der Leitung zu einem Bereich dicht an dem Zylinder führt und das andere Ende in eine Ausgleichskammer, die sich in dem Steuerkopf an der Kammer für den Betriebsdruck befindet. Diese Leitung wird benutzt für den unter hohem Druck stehenden Gasstrom und dient dazu, plötzliche Druckschwankungen stromabwärts des Reduzierers auszugleichen, die unerwünschte axiale Verschiebungen des Zylinders hervorrufen könnten und somit eine nicht korrekte Druckminderung des einströmenden Gases.
• Die Struktur dieser Art von Reduzierer ist ausgesprochen umfangreich, mit einer hohen Zahl von gross bemessenen beweglichen Teilen und mit einem Ausgleichssystem, welches, zurückzuführen auf die kleine Abmessung der Leitung in dem Schaft, verglichen mit den Durchmessern der Gasdurchlässe in dem Reduzierer, in einigen Fällen unzureichend sein könnte, um je nach den vorhandenen Drücken die Position der Hülse stabil zu halten.
• Mit der Absicht, die Bestandteile von Gasdruckreglern, insbesondere von vorgesteuerten Reglern, einfacher und modularer zu gestalten, hat die Anmelderin einen wie in Anspruch 1 festgelegten vorgesteuerten Gasdruckregler erfunden und hergestellt, und zwar mit einer ausgeglichenen Hülse, die ausgesprochen einfach in der Struktur, zuverlässig unter stationären Betriebsbedingungen und zum schnellen Ausgleich von plötzlichen Druckveränderungen fähig ist, die stromabwärts des Reduzierers entstanden sind.
• Die technischen Eigenschaften der Erfindung in Übereinstimmung mit den oben erwähnten Zwecken sind in den unten stehenden Ansprüchen festgelegt, und die Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung hervor, ausgeführt unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, welche eine vorgezogene Ausführungsform der Erfindung zeigen, und von denen
• 1 einen Teil eines Gasdruckreglers zeigt, hergestellt nach der vorliegenden Erfindung und im Querschnitt gesehen;
• 2 zeigt eine andere Ausführung des Druckreglers, hergestellt nach der vorliegenden Erfindung und im Querschnitt gesehen.
• Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ist der in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnete Gasdruckregler vom vorgesteuerten Typ.
• Der Regler enthält einen Körper 1 mit einer Einlassöffnung 2, angeschlossen an eine erste Rohrleitung 3 zum Zuführen von unter hohem Druck oder Einlassdruck stehenden Gas, einer Auslassöffnung 4, angeschlossen an eine zweite Rohrleitung 5 (die Rohrleitungen sind in den Zeichnungen durch unterbrochene Linien dargestellt) zur Abgabe von unter Betriebsdruck stehendem Gas, und wenigstens einem Paar von Hilfsbohrungen 6 und 7, die einander gegenüberliegend angeordnet sind. Jede der Hilfsbohrungen 6 und 7 hat in ihrem Inneren Hilfsmittel 8 zur Überwachung und zum Regeln des Gasstromes befestigt (in der Zeichnung ist nur eins der Mittel gezeigt, da das andere im wesentlichen dasselbe ist, wie nachstehend mehr im Detail beschrieben wird).
• Jedes der Hilfsmittel 8 besteht aus einer Hülse 9, 9' zum Teil im Inneren des Körpers 1 angeordnet und in der Lage, sich axial entlang dem Körper zu bewegen (s. Pfeil F1): wie bekannt ist, mindert eine der Hülsen den Gasdruck, während die andere nur dann den Betrieb aufnimmt, wenn erstere ausfällt. Der besseren Klarheit und der Einfachheit halber wird hier nur eine der Hülsen beschrieben, da die Strukturen der beiden Hülsen die gleichen sind.
• Die Hülse 9 ist gegenüber einem toroidalen Dichtelement 10, welches einen Durchlass für das durch den Körper 1 strömende Gas bildet, wobei der genannte Durchlass durch die Verschiebung der Hülse 9 jeweils in Kontakt mit dem kreisförmigen Rand des toroidalen Elementes 10 beziehungsweise von diesem fort (wie in 1 gezeigt) geschlossen oder geöffnet wird. Dieser Durchlass erlaubt es dem Gas, von der ersten Rohrleitung 3 mit Einlassdruck an die zweite Rohrleitung 5 mit Betriebsdruck zu strömen, das heisst mit einem reduzierten Druck (s. Pfeil F in 1).
• Wie auch in 1 gezeigt wird, ist die Hülse 9 durch einen Steuerkopf 11 angetrieben, bestehend aus zwei Halbkörpern 12 und 13, die einer an dem anderen angeflanscht und innen durch eine Regelmembrane 14 voneinander getrennt sind, gehalten von entsprechenden Platten 15 und 16, welche wiederum an die Hülse 9 angeschlossen sind.
• Die aus der Membrane 14 und den Platten 15 und 16 bestehende Gruppe bildet im Inneren des Steuerkopfes 11 entsprechende Kammern 17 und 18, enthaltend jeweils das unter Betriebsdruck stehende Gas und ein druckminderndes Antriebsfluid, zugeführt durch eine „Vorsteuer"-Einheit (nicht gezeigt, da sie von bekanntem Typ ist und nicht Teil der Erfindung bildet): dank dieser Struktur kann die axiale Position der Hülse 9 im Verhältnis zu dem toroidalen Element 10 eingestellt werden, je nach dem Druckunterschied zwischen den beiden Kammern 17 und 18.
• Nochmals mit Bezugnahme auf die 1 besteht die Hülse 9 aus einem einzigen zylindrischen Element, das an beiden Enden offen ist, so dass das Einströmen des Gases bei Einlassdruck und das Leiten in den betreffenden Steuerkopf 11 erlaubt ist; diese Struktur, kombiniert mit dem toroidalen Element 10, bildet eine Hülse 9, deren Wirkung unabhängig von Veränderungen des Einlassdruckes ausgeglichen ist.
• Die ausgeglichene Wirkung wird ebenfalls erreicht durch die Tatsache, dass der äussere Durchmesser D1 des zylindrischen Elementes 9 gleichbleibend und übereinstimmend mit dem Antriebsdurchmesser D2 des zylindrischen Elementes auf den kreisförmigen Dichtungsabschnitt des toroidalen Elementes 10 ist. Dies macht es möglich, die unterschiedlichen Öffnungs- und Schliesskräfte auszugleichen, die aufgrund der Veränderungen des Einlassdruckes auf das zylindrische Element wirken.
• Mit der Nummer 19 sind in den 1 und 2 Dichtungsmittel bezeichnet, angeordnet zwischen dem zylindrischen Element 9 und einem axialen Sitz 20, in welchem das zylindrische Element aufgenommen ist. Die Mittel 19, wel che bei dieser vorgezogenen Ausführung aus einer herkömmlichen Runddichtung bestehen, sind um den kreisförmigen Rand des zylindrischen Elementes 9 und dicht an den Halteplatten 15 und 16 der Regelmembrane angeordnet. Dadurch wird das Einströmen von Gas aus Lecks in die Kammer 17 verhindert.
• Während des Betriebes ist das zylindrische Element 9 von einem zweiten, feststehenden zylindrischen Element 21 umgeben, angeschlossen an den Steuerkopf 11 und sich von letzterem aus koaxial zu dem ersten zylindrischen Element 9 erstreckend, so dass es als Führung für das erste zylindrische Element wirkt.
• Natürlich, wie in 1 gezeigt, wenn der Regler zwei Hilfsmittel 8 hat, ist die bis hierher beschriebene Hülse 9 mit einer anderen Hülse kombiniert, vorgesehen im wesentlichen symmetrisch an der anderen Hilfsbohrung 7, wo ein zylindrisches Element 9' vorhanden ist (nur teilweise gezeigt), das durch einen ähnlichen Steuerkopf (nicht gezeigt) gesteuert wird und koaxial gegenüber dem anderen zylindrischen Element 9 angeordnet ist. Folglich sind die Hülsen 9 und 9' an gegenüberliegenden Seiten des toroidalen Elementes 10 positioniert. Jedes zylindrische Element 9 und 9' wirkt daher auf eine entsprechende kreisförmige Dichtfläche 10a und 10b des toroidalen Elementes 10.
• Bei der in 2 gezeigten Ausführung ist jede der an dem Regler vorgesehenen, sich gegenüberliegenden Hülsen 9a und 9b mit einem einen Tampon P tragen Kopf 33 ausgestattet, der auf das freie Ende des entsprechenden zylindrischen Elementes 9a und 9b aufgeschraubt ist, während das toroidale Element 10 einfach mit ringförmigen Anschlagelementen 31 versehen ist, die dem entsprechenden Tampon P gegenüberliegen.
• Die Konfiguration der zylindrischen Elemente 9a und 9b in dieser Art ändert nicht wesentlich die Auslegung und den Betrieb der oben beschriebenen vereinfachten Ausführung, da der den Tampon P tragende Kopf 33 eine mittlere durchgehende Bohrung 32 aufweist, dazu bestimmt zu ermöglichen, dass das Gas bei Einlassdruck in die zylindrischen Elemente 9a und 9b strömt. Wie bei der oben beschriebenen vereinfachten Ausführung, ist der äussere Durchmesser D1 eines jeden zylindrischen Elementes 9a und 9b gleichbleibend und entspricht dem Antriebsdurchmesser D2 des zylindrischen Elementes; in diesem Falle der Tampon P an dem kreisförmigen Rand des ringförmigen Anschlagelementes 31. Wie in dem vorhergehenden Falle, wird es dadurch möglich gemacht, die unterschiedlichen Öffnungs- und Schliesskräfte auszugleichen, die aufgrund der Veränderungen des Einlassdruckes des Gases auf das zylindrische Element wirken.
• Eine auf diese Weise ausgelegte Hülse erreicht die oben erwähnten Zwecke dank ihrer einfachen und wirtschaftlichen Konstruktion, welche nicht die Zuverlässigkeit des Reglers insgesamt verringert, sondern die gesamte Leistungsfähigkeit erheblich erhöht.
• Die beschriebene Erfindung kann Änderungen und Varianten unterliegen.

Claims (7)

1. Vorgesteuerter Grasdruckregler, enthaltend einen Körper (1) mit einer Einlassöffnung (2), angeschlossen an eine erste Rohrleitung (3) zum Zuführen von unter hohem Druck oder Einlassdruck stehenden Gas, eine Auslassöffnung (4), angeschlossen an eine zweite Rohrleitung (5) zur Abgabe von unter Betriebsdruck stehendem Gas, und wenigstens ein Paar von Hilfsbohrungen (6, 7), die gegenüberliegend zueinander angeordnet sind und jeweils in ihrem Inneren Hilfsmittel (8) zur Überwachung und zum Regeln des Gasdruckes aufgenommen haben; wobei wenigstens eins der Hilfsmittel (8) aus einer Hülse (9) besteht, die sich zum Teil in den Körper (1) erstreckt und in der Lage ist, sich axial in diesem zu bewegen, wobei ein Ende der Hülse (9) gegenüberliegend von einem toroidalen Ventilsitzelement (10) angeordnet ist, das sich in dem Körper (1) befindet und einen Durchlass für den Gasstrom durch den Körper (1) bildet, wobei der genannte Durchlass geschlossen oder geöffnet werden kann, und zwar durch die Verschiebung der Hülse (9) jeweils im Kontakt mit oder entfernt von dem kreisförmigen Rand des toroidalen Ventilsitzelementes (10), um es dem Gas zu ermöglichen, von der ersten Rohrleitung (3) bei Einlassdruck an die zweite Rohrleitung (5) bei Betriebsdruck zu strömen; wobei die genannte Hülse (9) durch die Hilfsmittel (8) in Form eines Steuerkopfes (11) betätigt wird, der aus zwei Halbkörpern (12, 13) besteht, die einer an dem anderen angeflanscht und innen durch eine Regelmembrane (14) voneinander getrennt sind, gehalten von entsprechenden, an die Hülse (9) angeschlossenen Platten (15, 16), um entsprechende Kammern (17, 18) zu bilden, jeweils enthaltend das Gas bei einem Betriebsdruck (17) und ein druckreduzierendes Antriebsfluid (18), geliefert durch eine Steuereinheit, so dass die axiale Position der Hülse (9) je nach dem Druckunterschied zwischen den beiden Kammern (17, 18) eingestellt werden kann; dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (9) ein zylindrisches, an beiden Enden offenes Element enthält, so dass das Einströmen des Gases bei einem Einlassdruck in die Hülse (9) erlaubt ist, und das Leiten des genannten Gases in den entsprechenden Steuerkopf (11), wobei die Hülse (9) einzig durch die Verbindung zwischen den Platten (15, 16) und der Hülse (9) selbst betätigt wird, so dass die Wirkung der Hülse (9) in Kombination mit dem toroidalen Ventilsitzelement (10) ausgeglichen ist, unabhängig von den Veränderungen des Einlassdruckes.
2. Regler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussendurchmesser (D1) der Hülse (9) konstant und gleich dem Antriebsdurchmesser (D2) des zylindrischen Elementes an dem kreisförmigen Dichtungsab schnitt des toroidalen Ventilsitzelementes (10) ist.
3. Regler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (9) in einem Stück gearbeitet ist.
4. Regler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens zwei gleiche Hilfselemente (8) enthält, bestehend aus den genannten Hülsen (9, 9'), koaxial und gegenüberliegend zueinander an entgegengesetzten Seiten des toroidalen Ventilsitzelementes (10) angeordnet; wobei jede der Hülsen (9, 9') auf eine entsprechende kreisförmige Dichtfläche (10a, 10b) des toroidalen Ventilsitzelementes (10) wirkt.
5. Regler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er Dichtungsmittel (19) zwischen der Hülse (9) und einem axialen Sitz (20) enthält, in welchem das zylindrische Element aufgenommen ist; wobei die genannten Dichtungsmittel (19) um den kreisförmigen Rand des zylindrischen Elementes (9) und dicht an den Halteplatten (15, 16) der Regelmembrane angeordnet sind.
6. Regler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ein zweites, feststehendes zylindrisches Element (21) enthält, angeschlossen an den Steuerkopf (11) und sich von letzterem aus koaxial zu der ersten Hülse (9) erstreckend, so dass es als Führung für das erste zylindrische Element wirkt.
7. Regler nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende der ersten Hülse (9a) einen Kopf (30) hat, der einen Dichtungstampon (P) trägt, dazu bestimmt, mit einem entsprechenden ringförmigen Anschlagelement (31) an dem toroidalen Ventilsitzelement (10) in Kontakt zu kommen; wobei der Kopf (30) auf die Hülse (9a) aufgeschraubt und mit einer mittleren durchgehenden Bohrung versehen ist, die dazu dient, das Durchströmen des Gases bei Einlassdruck zu erlauben.