DE19602699C1 - Gasdruckregelgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gasdruckregelgerät umfassend einen Hauptregler mit Stellantrieb sowie einen Sicherheitsregler mit Stellantrieb, die an einem eine Gas­ eingangs- und eine Gasausgangsöffnung aufweisenden Stellgerätegehäuse angeordnet sind, wobei die Stellantriebe des Hauptreglers und des Sicherheitsreglers jeweils einen verschiebbaren Rohrschieber umfassen, die koaxial zueinander angeordnet sind und über die zwischen der Gaseingangs- und der Gasausgangsöffnung vorhandener wirksamer freier Querschnitt einstellbar ist.

Es ist bekannt, mittels eines Druckreglers bei schwankendem Eingangsdruck oder Abnahmeschwankungen den Ausgangsdruck konstant zu halten. Mittels eines Sicher­ heitsabsperrventils kann der Gasfluß sodann eingangsseitig unterbrochen werden, wenn zum Beispiel die relativ eng vorgegebenen Grenzwerte der Ausgangsdruckschwankun­ gen unter- bzw. überschritten werden oder der Druckregler selbst gestört sein sollte.

Anstelle eines Sicherheitsabsperrventils ist es auch bekannt, einen Sicherheitsregler vor dem Hauptregler zu installieren. Der Sicherheits- oder Monitorregler geht dabei in Betrieb, wenn der Ausgangsdruck des Hauptreglers durch Störungen den Ausgangsdruck des Monitors- oder Sicherheitsreglers erreicht. Da der Monitorregler bei etwas höherem Ausgangsdruck als der Hauptregler eingestellt ist, wird bei funktionierendem Hauptreg­ ler der Monitorregler in voll geöffneter Stellung gehalten.

Neben der Reihenschaltung von Sicherheits- und Hauptregler ist es auch bekannt, Haupt- und Monitorregler an einem gemeinsamen Gehäuse anzuordnen, und zwar auf diametral gegenüberliegenden Seiten eines solchen.

Sofern die Regler hintereinander angeordnet sind, ergibt sich eine große Baulänge, die höhere Anlagekosten zur Folge hat. Auch ein voluminöser Aufbau ergibt sich für den Fall, daß beide Regler von einem Gehäuse ausgehen. Somit fallen entsprechend hohe Wartungskosten an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasdruckregelgerät, insbesondere Hochdruckgasregelgerät der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sich eine kompakte Bauweise ergibt und eine Reduzierung der Fertigungs-, Anlagen- und Wartungskosten erreichbar ist. Dabei soll gleichzeitig die Funktion der Regler frei wählbar sein, d. h., daß gegebenenfalls eine Umkehrbarkeit der Wirkungsrichtung gegeben sein kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rohr­ schieber des Sicherheitsreglers entweder innerhalb oder außerhalb des Rohrschiebers des Hauptreglers angeordnet ist und daß das Gasdruckregelgerät zwei unabhängige, koaxiale Rohrschieber-Stellglieder mit zwei unabhängigen Stellantrieben umfaßt, wobei der jeweils innen angeordnete Rohrschieber in und durch den jeweils außen angeordneten Rohrschieber bewegbar ist. Vorzugsweise sollte jedoch der Rohrschieber des Sicher­ heitsreglers innerhalb des Rohrschiebers des Hauptreglers verlaufen. Dabei können die Rohrschieber und die diese verschiebenden Stellantriebe in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, welches seinerseits mit dem Stellgeräte­ gehäuse verbunden ist. Als Stellantriebe selbst können Membranstellantriebe durch Steuerung mit Eigenmedium wie Erdgas, elektromechanische Stellantriebe, Kurbel­ antriebe mit Federmotor oder pneumatische Stellantriebe mit Druckluft zum Einsatz gelangen.

Insbesondere ist vorgesehen, daß der sich innerhalb des Rohrschiebers des Hauptreglers erstreckende Rohrschieber des Sicherheits- oder Monitorreglers stellgerätegehäuseseitig mit einem Strömungsabweiser mit in Richtung des Stellgerätegehäuses sich erstrecken­ dem Vorsprung verschlossen ist. Hierdurch erfolgt im Normalbetrieb, also bei regeln­ dem Hauptregler und voll geöffnetem Monitorregler ein Umlenken des zu regelnden Gases mittels des Strömungsabweisers derart, daß ein stetiges Umlenken des Gases von dem Gaseintritt zu dem Gasaustritt erfolgt.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das Stell­ gerätegehäuse einen Gaseingangsbogen mit koaxial zu dem Rohrschieber ausgerichteten inneren Endabschnitt und einen diesen abschnittsweise und vorzugsweise koaxial umge­ benen Gasausgangsbogen umfaßt. Dabei erfolgt die Verbindung zwischen dem Gasein­ trittsbogen und dem Gasaustrittsbogen über eine Ringkammer, dessen Bodenfläche in etwa stetig in den Strömungsabweiser des Rohrschiebers des Monitorreglers in dessen Öffnungsstellung übergeht.

Umfangsseitig ist der außenliegende Rohrschieber von einer Durchbrechungen auf­ weisenden Hülse umgeben, über die das Gas von dem Eintrittsbogen in den Ringraum zu dem Gasaustrittsbogen strömt. Dabei erstreckt sich die Hülse selbst von einem die Abdichtfläche für die Rohrschieber bildenden und von dem inneren Endabschnitt des Gaseingangsbogens ausgehenden Einsatz bis hin zur Bodenfläche des Ringraums.

Gasausgangsseitig ist der Ringraum selbst vorzugsweise von einem Metallschaumring gasdurchlässig verschlossen, wodurch eine Geräuschminderung erfolgt. Diese wird zusätzlich dadurch erzielt, daß sich der Ringraum bereichsweise in einem aus Stahl bestehenden Ring des die Stellantriebe des Haupt- und Monitorreglers aufnehmenden und mit dem Stellgehäuse verbundenen Gehäuses erstreckt.

Die Stellantriebe der die Rohrschieber aufnehmenden Gehäuseteile selbst sind ebenfalls ringförmig ausgebildet und bestehen vorzugsweise aus einer Aluminiumlegierung, wodurch sich eine leichte Bauweise und Wartungserleichterung ergibt.

Bei den Stellantrieben selbst handelt es sich insbesondere um Membranstellantriebe, die vom Ausgangsdruck des Gasdruckregelgerätes antreibbar sind.

Nach einem weiteren hervorzuhebenden Vorschlag der Erfindung ist das Stellgerätege­ häuse in Schweißkonstruktion zu fertigen, wobei das Gaseingangs- und das Gasaus­ gangsrohr nicht zwingend gebogen sein müssen. Bevorzugterweise handelt es sich jedoch jeweils um Bögen, wobei ein Querschnittsverhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsbogen von 1 : 2 gewählt sein kann.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der einzigen Zeichnung ist rein prinzipiell ein Druckregelgerät 10 dargestellt, wobei in der linken Hälfte ein druckgeregelter Zustand und in der rechten Hälfte ein druck­ loser Zustand gezeichnet ist.

Der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Gasdruckregelgerätes 10 ist nun wie folgt. Ein mit einem Flansch 12 versehender Gaseingangsbogen 14 erstreckt sich ab­ schnittsweise innerhalb eines Gasausgangsbogens 16, der anlagenseitig einen Flansch 18 aufweist. An den Gasausgangsbogen 16 ist ein Geräteflansch 20 geschweißt, auf dem ein Gehäuse 22 befestigt ist, in dem ein Stellantrieb 34 eines Hauptreglers 24 (Aktiv­ regler) und ein Stellantrieb 36 eines Monitorreglers 26 (Sicherheitsregler) angeordnet sind.

Der Eingangsbogen 14 und der Ausgangsbogen 16 mit dem Geräteflansch 20 bilden ein Stellgerätegehäuse 28, das aus vorgefertigten und miteinander verschweißten Teilen besteht, so daß problemlos gewünschte Nennweiten des Eingangs- bzw. Aus­ gangsbogens genutzt werden können. Zur Anpassung an gegebene Anlagen können die Eingangs- und Ausgangsflansche 12, 18 um jeweils einen Nennwertensprung erweitert oder reduziert werden.

Die Stellantriebe 34, 36 sowohl des Hauptreglers 24 als auch des Sicherheitsreglers 26 umfassen erfindungsgemäß jeweils einen Rohrschieber 30 und 32, die koaxial zuein­ ander und ineinander angeordnet sind. Dabei erstreckt sich der Rohrschieber 32 des Monitorreglers 26 innerhalb des Rohrschiebers 30 des Hauptreglers 24.

Jeder Rohrschieber 30, 32 ist mittels des als Membranstellantrieb ausgebildeten Stellantriebs 36, 34 verschiebbar. Dabei umfaßt jeder Stellantrieb 34, 36 mehrere peripher um die Rohrschieber 32, 30 angeordnete und jeweils von einer Federführung 38 bzw. 40 ausgehende Druckfedern 42, 44 sowie eine Membran 46 bzw. 48, die den jeweiligen Stellantrieb 36, 34 aufnehmende Kammer 52, 50 in zwei Teilbereiche 58, 60 und 54, 56 unterteilt.

Die Rohrschieber 30, 32 sind bei geschlossenem Hauptregler 24 (linke Darstellung in der Figur) bzw. Monitorregler 26 (rechte Darstellung in der Figur) an einer Dichtfläche 62 anlegbar, die ein Abschnitt einer Öffnungen 64 aufweisenden Hülse 66 ist, die sowohl den äußeren Rohrschieber 30 als auch eine ringförmige Entspannungskammer 18 umgibt, über die das Gas von dem Gaseingangsbogen 14 zu dem Gasausgangsbogen 16 strömt.

Die Ringkammer 68 ist gehäuseseitig 62 von einem Boden 70 begrenzt, der in einer Führungsplatte 72 des Gehäuses 22 verläuft. Dabei besteht die Führungsplatte 72 vorzugsweise aus Stahl. Die Bodenfläche 70 weist einen gebogenen Verlauf derart auf, daß das von dem Gaseingangsbogen 14 zu dem Gasausgangsbogen 16 strömende Gas stetig umgelenkt wird. Hierzu ist ergänzend ein Strömungsabweiser 74 vorgesehen, welcher den Rohrschieber 32 des Sicherheitsreglers 26 verschließt. Gegebenenfalls kann in dem Strömungsabweiser 74 mindestens eine Bohrung vorhanden sein, so daß im Raum oberhalb des Strömungsabweisers 74 der Eingangsdruck herrscht. Dabei weist der Strömungsabweiser 74 einen in Richtung des Gaseingangsbogen 14 sich erstreckenden Vorsprung 76 auf, der entlang der Mittelachse des Rohrschiebers 32 verläuft. Im geöffneten Zustand des Sicherheitsreglers 26, also bei nach oben geschobenem Rohr­ schieber 32 (linker Teil der Zeichnung) geht ein konkav verlaufender Abschnitt 78 des Strömungsabweisers 74 weitgehend bündig in die Bodenfläche 70 des Ringraums 68 über.

Der Ringraum 68 ist des weiteren gasausgangsseitig von einem Metallschaumring 80 gasdurchlässig verschlossen, um eine Geräuschreduzierung zu erreichen.

Das die Stellantriebe 34, 36 der Regler 24, 26 aufnehmende Gehäuse 22 ist aus Ringen bzw. Platten mittels Schraubbolzen zusammengesetzt, wobei die Gehäuseteile jedes Reglers 24, 26 für sich mittels Bolzen 82 und 84 und die beiden Gehäuseteile selbst wiederum durch einen gemeinsamen Schraubbolzen 86 verbunden sind. Jedes Gehäuse­ teil besteht dabei aus einer unteren und einer oberen Führungsplatte 72 bzw. 88 und 92 und 94 sowie zwischen diesen verlaufenden Zwischenringen 96 und 98, die ihrerseits die Kammern 50 und 52 umfangsseitig begrenzen. Das Gehäuse 22 selbst ist von einer Deckplatte 100 verschlossen, innerhalb der sich abschnittsweise der innen verlaufende Rohrschieber 32 in dessen geöffneter Stellung erstreckt.

Das Hochdruckgasregelgerät 10 kann wie folgt betrieben werden. Die durch die Mem­ bran 46 in die Bereiche 58 und 60 unterteilte Kammer 52 wird über nicht dargestellte Zuleitungen mit Drucken beaufschlagt. Gleiches gilt für die durch die Membran 48 unterteilte Kammer 50. Der Grad der Offenstellung des Rohrschiebers 32, also im Aus­ führungsbeispiel des Sicherheits- oder Monitor-Reglers 26 ergibt sich aus den auf die Membran 46 wirkenden Kräfte. Auf die Membran 46 wirkt von unten eine Kraft, die sich aus dem Druck auf der Membranfläche ergibt. Von oben wirken auf die Membran 46 die Kraft der Federn 42 und die Kraft, die sich aus dem von oben zugeführten Druck und der Membranfläche ergibt. Das Gleichgewicht aller Kräfte bestimmt die Stellung des Rohrschiebers 32.

Die Stellung des Rohrschiebers 30 des Haupt- oder Aktivreglers 24 wird durch das Gleichgewicht der Kräfte bestimmt, die auf die Membran 48 wirken. Die Kraft, die auf die Membran 48 von unten wirkt, ergibt sich aus der Kraft der Schraubenfedern 44 und dem angreifenden Druck und der Membranfläche. Von oben wirkt auf die Membran 48 der beaufschlagte Druck.

Entsprechend der Offenstellung der einzelnen Rohrschieber 30, 32, die die Gasmenge bestimmt, strömt das Gas von dem Gaseingangsbogen 14, die Entspannungshülse 66, den Ringraum 68 und den Metallschaumring 80 zum Gasausgangsbogen 16 und zu der Anlage, die an den Ausgangsflansch 18 angeschlossen ist.

Durch die Wahl des Einbaus der Membranen 46, 48 und der Schraubenfedern 42 und 44 kann die Wirkungsrichtung der Stellantriebe 24 und 26 umgekehrt werden.

Neben der zuvor beschriebenen grundsätzlichen Funktion des erfindungsgemäßen Gasdruckregelgerätes 10 ist die Arbeitsweise nun wie folgt.

Beispielsweise kann der Rohrschieber 32 in Kombination mit einem nicht dargestellten Regler als Monitor-Regelgerät oder Sicherheits-Regelgerät arbeiten, das im drucklosen Zustand geschlossen ist (rechter Teil der Zeichnung). Der äußere Rohrschieber 30 kann ebenfalls in Kombination mit einem Regler zum Beispiel als Aktiv-Regelgerät oder Haupt-Regelgerät arbeiten, das entsprechend der Darstellung im drucklosen Zustand geöffnet ist (rechter Teil der Zeichnung). Die Membran 48 des Stellantriebs 36 des Aktivreglers 24 wird von unten mit einem konstanten Zwischendruck, der aus dem Eingangsdruck gewonnen wird, und der Kraft der Schraubenfedern 44 belastet. Von oben wird auf die Membran 48 ein Stelldruck ausgeübt, der von dem nicht dargestellten Regler durch Vergleich des Ausgangsdruckes mit dem Sollwert des Ausgangsdruckes erzeugt wird. Ist der Ausgangsdruck geringer als der zugehörige Sollwert, so reduziert der Regler den Stelldruck. Daraus folgt eine geringere Kraft, die von oben auf die Membran 48 ausgeübt wird, so daß der Stellantrieb 36 den Rohrschieber 30 in Öff­ nungsrichtung bewegt. Somit kann eine größere Gasmenge vom Gaseingangsbogen 14 zu dem Gasausgangsbogen 16 strömen. Der Ausgangsdruck wird folglich erhöht und nähert sich dem Sollwert. Ist der Ausgangsdruck höher als der zugehörige Sollwert, so erhöht der Regler den Stelldruck mit dem Ergebnis, daß sich der Rohrschieber 30 in Richtung der Dichtfläche 62 bewegt.

Die Membran 46 des Monitorreglers 26 wird von oben mit dem Ausgangsdruck und der Kraft der Schraubenfedern 42 belastet. Von unten wirkt ein Stelldruck, der von einem weiteren Regler durch Vergleich des Ausgangsdruckes mit dem Sollwert des Ausgangs­ druckes erzeugt wird. Der Regler, der den Stelldruck für die Membran 46 des Stell­ antriebs 34 des Monitorreglers 26 erzeugt, ist auf einen Sollwert des Ausgangsdrucks eingestellt, der um einen bestimmten Wert über dem des Reglers für die Membran 48 des Hauptreglers 24 liegt. Im störungsfreien Betrieb ist damit der Rohrschieber 32 des Monitorreglers 26 in seiner Öffnungsstellung (linker Teil der Zeichnung).

Kommt es im Betrieb zum Beispiel zu einem Störfall wie Membranbruch des Aktiv- oder Hauptreglers 24, so herrscht ein druckloser Zustand, d. h. der Stelldruck bricht zusammen, so daß die Schraubenfedern 44 den Rohrschieber 30 in seine geöffnete Stellung verschieben. Der Monitorregler 26 übernimmt sodann die Regelung des Ausgangsdrucks. Ist der Ausgangsdruck niedriger als der eingestellte Sollwert, so erzeugt der Regler des Monitorreglers 26 einen größeren Stelldruck, der von unten auf die Membran 46 wirkt und demzufolge den Rohrschieber 32 des Sicherheitsreglers 26 weiter öffnet. Somit strömt eine größere Gasmenge zu dem Gasausgangsrohrbogen 16 und zu dem mit diesem über den Flansch 18 verbundenen Anlagenteil. Gleichzeitig steigt der Ausgangsdruck an. Liegt der Ausgangsdruck über dem Sollwert, so fällt der Stelldruck und der Rohrschieber 32 des Monitorreglers 26 bewegt sich in seine Schließ­ richtung, also in Richtung der Abdichtfläche 62, so daß eine geringere Gasmenge zum Ausgangsbereich hin abströmt.

Claims (14)

1. Gasdruckregelgerät (10) umfassend einen Hauptregler (24) mit Stellantrieb (36) sowie einen Sicherheitsregler (26) mit Stellantrieb (34), die an einem eine Gaseingangs- und eine Gasausgangsöffnung (14, 16) aufweisenden Stellgeräte­ gehäuse (28) angeordnet sind, wobei die Stellantriebe des Hauptreglers und des Sicherheitsreglers jeweils einen verschiebbaren Rohrschieber umfassen, die koaxial zueinander angeordnet sind und über die zwischen der Gaseingangs- und der Gasausgangsöffnung vorhandener wirksamer freier Querschnitt einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrschieber (32) des Sicherheitsreglers (26) entweder innerhalb oder außerhalb des Rohrschiebers (30) des Hauptreglers (24) angeordnet ist und daß der jeweils innen angeordnete Rohrschieber in und durch den jeweils außen angeordneten Rohrschieber bewegbar ist.

2. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe (36, 34) von Hauptregler (24) und Sicherheitsregler (26) übereinander angeordnet sind und an einem Geräteflansch (20) des Stellgeräte­ gehäuses (28) befestigt sind.

3. Gasdruckregelgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellantriebe (36, 34) des Hauptreglers (24) und des Sicherheitsreglers (26) in einem gemeinsamen, an dem Stellgerätegehäuse (28) befestigten Gehäu­ se (22) angeordnet sind.

4. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Rohrschieber (32) stellgerätegehäuseseitig mit einem Strömungs­ abweiser (74) mit in Richtung des Stellgerätegehäuses (28) sich erstreckendem Vorsprung (76) verschlossen ist.

5. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellgerätegehäuse (28) einen Gaseingangsbogen (14) mit koaxial zu den Rohrschiebern (30, 32) ausgerichtetem inneren Endabschnitt und einem diesen abschnittsweise und vorzugsweise koaxial umgebenen Gasausgangsbogen (16) umfaßt.

6. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellgerätegehäuse (28) eine Schweißkonstruktion ist.

7. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem inneren Rohrschieber (32) der Strömungsabweiser (74) in etwa bündig in einen in den Gasausgangsbogen (16) mündenden Ringraum (68) übergeht.

8. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rohrschieber (30) von einer Durchbrechungen (64) aufweisen­ den, die Verbindung zwischen dem Gaseingangsbogen (14) und dem Gasaus­ gangsbogen (16) herstellenden Entspannungshülse (62) umgeben ist, die rohr­ schieberseitig den Ringraum (68) umgibt.

9. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (68) gasausgangsbogenseitig von einem Metallschaumring (80) begrenzt ist.

10. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (68) mit seiner Bodenfläche (70) innerhalb einer Führungs­ platte (72) des den Hauptregler (24) und den Sicherheitsregler (26) aufnehmen­ den Gehäuses (22) verläuft.

11. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bodenfläche (70) des Ringraums (68) aufweisende Führungsplatte (72) aus Stahl besteht.

12. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Stellantriebe (36, 34) des Hauptreglers (24) und des Sicherheitsreg­ lers (26) aufnehmende Gehäuse (22) aus mehreren übereinander angeordneten Ringen (96, 98) sowie diese begrenzenden Führungsplatten (72, 88, 92, 94) besteht.

13. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die die Stellantriebe (36, 34) des Hauptreglers (24) bzw. Si­ cherheitsreglers (26) umgebenden Ringe (96, 98) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.

14. Gasdruckregelgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion des Hauptreglers (24) und die des Sicherheitsreglers (26) austauschbar ist.