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Patent Searching and Data


Title:
REDUCING VALVE FOR COMPRESSED GAS BOTTLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/023263
Kind Code:
A1
Abstract:
A reducing valve (10) for compressed gas bottles comprises a valve mechanism (16, 17, 18, 28, 38) for compressed gas bottles which is disposed between a high pressure connection (13) and a low pressure output (15), whereby an opening (38) which is defined by a sealing edge (18) is sealed by a valve cone (16) which is impinged upon by a closing force and which is preferably provided with a seal (17); and wherein means (29; 32,.., 35; 41, 42) are provided in order to compensate the pressure imposed upon the valve cone (16) in the region of the opening (38), comprising a compensation piston (32) which is impinged upon by a pressure of the same strength in the opposite direction. The inventive reducing valve has a simplified structure and assembly, in addition to providing a high degree of functional reliability by virtue of the fact that the compensation piston (32) is embodied as a piston which can move relative to the valve cone (16).

Inventors:
BERNHARD ERNST (CH)
Application Number:
PCT/CH2002/000368
Publication Date:
March 20, 2003
Filing Date:
July 08, 2002
Export Citation:
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Assignee:
GLOOR AG GEB (CH)
BERNHARD ERNST (CH)
International Classes:
F16K1/30; F16K39/02; G05D16/10; (IPC1-7): F16K1/30; F16K39/02
Foreign References:
GB1018957A1966-02-02
GB2298026A1996-08-21
US5746198A1998-05-05
EP0652394A11995-05-10
FR1168455A1958-12-09
US3756558A1973-09-04
GB846106A1960-08-24
Other References:
See also references of EP 1423631A1
Attorney, Agent or Firm:
Ottow, Jens M. (Isler & Pedrazzini AG Gotthardstrasse 53 Postfach 6940 Zürich, CH)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Reduzierventil (10,50') für Druckgasflaschen, welches in einem Ventil körper (11) zwischen einem Hochdruckanschluss (13) und einem Niederdruck ausgang (15) einen Ventilmechanismus (16,17, 18,28, 38) aufweist, bei dem eine von einer Dichtkante (18) berandete Oeffnung (38) von einem mit einer Schliess kraft beaufschlagten, vorzugsweise mit einer Dichtung (17) versehenen, Ventil kegel (16) verschlossen wird, und bei dem. Mittel (29 ; 32,. ., 35 ; 41,42) zum Kom pensieren des auf dem Ventilkegel (16) im Bereich der Oeffnung (38) lastenden Druckes vorgesehen sind, welche einen vom einem Druck gleicher Grösse in Ge genrichtung beaufschlagten Kompensationskolben (32) umfassen, dadurch ge kennzeichnet, dass der Kompensationskolben (32) als relativ zum Ventilkegel (16) beweglicher Kolben ausgebildet ist.
2. Reduzierventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilkegel (16) ein als Zylinderraum wirkender Kompensationsraum (33) ange ordnet ist, in welchen der Kompensationskolben (32) eintaucht, wobei die Quer schnittsfläche des Kompensationsraumes (33) im wesentlichen der Fläche der von der Dichtkante (18) berandeten Oeffnung (38) entspricht.
3. Reduzierventil, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsraum (33) durch eine den Kompensationskolben (32) umschlies sende Dichtung (27) nach aussen hin abgedichtet ist.
4. Reduzierventil nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kompensationsraum (33) durch eine im Ventilkegel (16) ver laufende Druckausgleichsbohrung (34) mit der von der Dichtkante (18) berandeten Oeffnung (38) verbunden ist.
5. Reduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, dass der Ventilkegel (16) und der Kompensationskolben (32) entlang einer Achse (37) des Reduzierventils (10) hintereinander angeordnet sind, und dass der Kompensationskolben (32) im Bezug auf den Ventilkörper (11) derart flexibel auf gehängt ist, dass er quer zur Achse (37) verschiebbar und/oder aus der Achse (37) verkippbar ist.
6. Reduzierventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Kompensationskolben (32) eine Aufhängung (29) vorgesehen ist, welche einen am Kompensationskolben (32) angebrachten, koaxialen Flansch (42) umfasst, mit weichem sich der Kompensationskolben (32) auf einer Auflagefläche abstützt, und dass zwischen dem Flansch (42) und der Auflagefläche eine in axialer Richtung wirkende Tellerfeder (41) angeordnet ist.
7. Reduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich net, dass der Ventillcegel (16) von der Hochdruckseite her mittels einer Kegelfeder (28) gegen die Dichtkante (18) gedrückt wird, und dass der auf dem Ventilkegel (16) im Bereich der Oeffnung (38) lastende Druck der Hinterdruck ist.
8. Reduzierventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Re geleinrichtung einen mit der Niederdruckseite in Verbindung stehenden Regel raum (26) umfasst, welcher nach aussen hin durch eine mit einer einstellbaren Regulierfeder (20) von aussen beaufschlagte Membran (25) abgeschlossen ist, und dass die Membran (25) über einen Steuerstift (19) gegen den Druck der Ke gelfeder (28) auf den Ventilkegel (16) einwirkt.
9. Reduzierventil nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass der Kompensationskolben (32) in einem Anschlussnippel (14) auf gehängt ist, welcher in den Ventilkörper (11) von der Hochdruckseite her einge schraubt ist.
10. Reduzierventil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass das Reduzierventil (10) im wesentlichen axialsymmetrisch zu einer sich in Längsrichtung erstreckenden Achse (37) aufgebaut ist, und dass das Gas vom Hochdruckanschluss (13) in axialer Richtung am Kompensationskolben (32) und am Ventilkegel (16) aussen vorbei zur von der Dichtkante (18) berandeten Oeffnung (38) strömt.
11. Reduzierventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ventilkegel (16) von der Niederdruckseite her gegen die Dicht kante (18) gedrückt wird, und dass der auf dem Ventilkegel (16) im Bereich der Oeffnung (38) lastende Druck der Vordruck ist.
12. Reduzierventil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung einen mit der Niederdruckseite in Verbindung stehenden Regel raum (26) umfasst, welcher von einem durch eine Regulierfeder (20) von aussen beaufschlagten Regulierkolben (51) abgeschlossen ist, und dass der Regulierkol ben (51) gegen den Druck der Regulierfeder (20) auf den Ventilkegel (16) einwirkt.
Description:
BESCHREIBUNG REDUZIERVENTIL FOR DRUCKGASFLASCHEN TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Handhabung von unter Druck stehenden Gasen. Sie betrifft ein Reduzierventil für Druckgasflaschen ge- mäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Reduzierventil ist z. B. aus der Druckschrift FR-A-1, 168, 455 (ins. aus der dortigen Fig. 1) bekannt.

STAND DER TECHNIK Reduzierventile für Druckgasflaschen lassen sich in zwei Typenklassen aufteilen, nämlich solche mit steigender Charakteristik und solche mit fallender Charakteri- stik. Bei den Reduzierventilen mit steigender Charakteristik nimmt der hinter dem Reduzierventil anstehende Arbeitsdruck zunächst zu, wenn der Flaschendruck abnimmt. Dies ist der Fall bei Reduzierventilen, bei denen der Schliessvorgang durch den Vordruck oder Flaschendruck unterstützt wird. Bei den Reduzierventilen mit fallender Charakteristik nimmt der Arbeitsdruck mit fallendem Vordruck ab.

Dies ist der Fall bei Reduzierventilen, bei denen der Schliessvorgang gegen den Vordruck erfolgt. Derartige Reduzierventile haben infolge ihrer Konstruktion eine besondere Schwierigkeit : Beim Reduzierventil mit steigender Charakteristik z. B. ist zwischen dem Hochdruckeingang (Vordruck) und dem Niederdruck-oder Ar- beitsdruckausgang ein Ventil angeordnet, in dem ein Ventilelement in Strömungs- richtung dichtend gegen eine Dichtkante gedrückt wird. Das Ventilelement wird in Oeffnungsrichtung, d. h., entgegen der Strömungsrichtung, und gegen den Druck einer in Schliessrichtung wirkenden Feder durch einen Steuerstift geöffnet, der mit einer Regeleinrichtung in Verbindung steht, die mit einer Membran ausgestattet ist. Der Vordruck in der Druckgasflasche kann bis zu 300 bar betragen und verändert sich mit zunehmender Flaschenentleerung. Beim Reduzierventil mit fal- lender Charakteristik sind die Verhältnisse genau umgekehrt, d. h., das Ventilele- ment wird entgegen der Strömungsrichtung gegen eine Dichtkante gedrückt. Als Regeleinrichtung ist hierbei meist ein Regelkolben vorgesehen. Durch diese Kon- struktionen variiert die notwendige Öffnungs-oder Schliesskraft des abdichtenden Ventilelementes, was sich in einem Druckanstieg (bei einem Druckreduzierventil mit steigender Charakteristik bzw. einem mit dem Vordruck schliessenden Druck- reduzierventil) oder einem Druckabfall (bei einem Druckreduzierventil mit fallender Charakteristik bzw. einem gegen den Vordruck schliessenden Druckreduzierventil) des Arbeitsdruckes zeigt.

Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, dass einerseits ein grosser Regel- kolben oder eine grosse Membrane, andererseits ein abdichtendes Ventilelement mit sehr kleinem Durchmesser eingebaut wird. Bei grossem Regelkolben wird das Ventil entsprechend grösser, unhandlicher und schwerer, nicht zuletzt dadurch, dass auch eine viel grössere Regelfeder eingebaut werden muss. Wird das ab- dichtende Ventilelement-auch Ventilkegel genannt-klein gewählt, ergibt sich ein geringer Durchfluss.

Das Problem ist seit vielen Jahren bekannt, und es sind entsprechend viele Vor- schläge zu seiner Lösung gemacht worden, die sich im wesentlichen auf eine Kompensation der auf das Ventilelement wirkenden Druckkräfte konzentrieren. So ist z. B. in der US-A-3,756, 558 vorgeschlagen worden, mit dem Ventilelement ei- nen Kompensationskolben zu verbinden, der in einer Zylinderbohrung verschieb- bar angeordnet ist. Die Zylinderbohrung steht auf der einen Seite des Kolbens über eine Bohrung mit dem Aussenraum und auf der anderen Seite des Kolbens direkt mit dem Niederdruckauslass in Verbindung. Die in den Aussenraum füh- rende Bohrung ist jedoch nachteilig, weil sie im Alltagsbetrieb durch Verschmut- zung oder dgl. leicht verstopft werden kann. Insbesondere erfordert diese Lösung zwei Dichtungen (am Ventilelement und am Kompensationskolben), welche eine Feinregelung erschweren oder ganz verhindern.

In der eingangs genannten Druckschrift FR-A-1,168, 455 bzw. der korrespondie- renden GB-A-846,106 wird zur Kompensation vorgeschlagen, das Ventilelement auf der dem Ventilsitz entgegengesetzten Seite als in einem Zylinderraum ver- schiebbaren Kolben auszubilden, dessen Querschnittsfläche gleich der Oeffnungsfläche der Ventilöffnung ist. Der Zylinderraum steht dabei entweder über einen im Ventilgehäuse verlaufenden Kanal (Fig. 3) oder über einen durch das Ventilelement geführten Kanal (Fig. 1 oder 2) mit dem Niederdruckauslass des Reduzierventils in Verbindung. Die erste der beiden Varianten ist von der techni- schen Realisierung her vergleichsweise aufwendig, weil die Kanalführung durch das Gehäuse zusätzlichen Platz beansprucht und spezielle Herstellungsschritte erfordert. Die zweite der beiden Varianten ist zwar einfacher und kompakter, hat jedoch-wie die erste Variante auch-einen anderen Nachteil, der mit der Kon- struktion des kombinierten Ventilelementes/Kolbens zusammenhängt : Da das Ventilelement gleichzeitig als Kolben im Zylinderraum passgenau laufen und dichtend auf dem Ventilsitz aufsetzen muss, ist bei der Herstellung und beim Zu- sammenbau der Teile des Reduzierventils eine hohe Genauigkeit erforderlich, die ein solches Reduzierventil entsprechend verteuert.

Anscheinend hat sich keines der bekannten Systeme in der Praxis bewährt. Folg- lich hat sich auch keines der bekannten Systeme durchgesetzt. In der Praxis heisst dies, dass bei sinkendem Druck in der Flasche regelmässig ein Nachstellen an der an der Regeleinrichtung vorhandenen Druckregulierschraube notwendig wird.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Druckreduzierventil für Druckgasflaschen mit Vordruckkompensation zu schaffen, welches die Nachteile bekannter Redu- zierventile vermeidet und sich insbesondere bei gleichzeitig vereinfachtem Aufbau und Zusammenbau durch eine hohe Funktionssicherheit auszeichnet.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Der Kern der Erfindung besteht darin, einen Kompensationskolben zu verwenden, der als relativ zum Ventilkegel beweglicher Kolben ausgebildet ist. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, die Ventilfunktion und die Kolbenfunktion zu entkop- peln und so bei gleichzeitig vereinfachter Herstellung die sichere Funktion des Reduzierventils zu gewährleisten.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Ventilkegel ein als Zylinderraum wirkender Kompensationsraum angeordnet ist, in welchen der Kompensationskolben eintaucht, wobei die Querschnittsfläche des Kompensationsraumes im wesentlichen der Fläche der von der Dichtkante beran- deten Oeffnung entspricht. Diese Konstruktion ermöglicht einen besonders kom- pakten Aufbau der Kompensationseinrichtung. Vorzugsweise ist der Kompensati- onsraum durch eine den Kompensationskolben umschliessende Dichtung nach aussen hin abgedichtet.

Besonders kompakt wird der Aufbau, wenn gemäss einer bevorzugten Weiterbil- dung der Kompensatiohsraum durch eine im Ventilkegel verlaufende Druckaus- gleichsbohrung mit der von der Dichtkante berandeten Oeffnung verbunden ist.

Eine hohe Betriebssicherheit wird dadurch erreicht, dass der Ventilkegel und der Kompensationskolben entlang einer Achse des Reduzierventils hintereinander angeordnet sind, und dass der Kompensationskolben im Bezug auf den Ventilkör- per derart flexibel aufgehängt ist, dass er quer zur Achse verschiebbar und/oder aus der Achse verkippbar ist. insbesondere ist für den Kompensationskolben eine Aufhängung vorgesehen, welche einen am Kompensationskolben angebrachten, koaxialen Flansch umfasst, mit welchem sich der Kompensationskolben auf einer Auflagefläche abstützt, wobei zwischen dem Flansch und der Auflagefläche eine in axialer Richtung wirkende Tellerfeder angeordnet ist.

Das Reduzierventil weist eine steigende Charakteristik auf, wenn der Ventilkegel von der Hochdruckseite her mittels einer Kegelfeder gegen die Dichtkante ge- drückt wird, und wenn der auf dem Ventilkegel im Bereich der Oeffnung lastende Druck der Hinterdruck ist. Insbesondere umfasst dann die Regeleinrichtung einen mit der Niederdruckseite in Verbindung stehenden Regelraum, welcher nach aus- sen hin durch eine mit einer einstellbaren Regulierfeder von aussen beaufschlagte Membran abgeschlossen ist, wobei die Membran über einen Steuerstift gegen den Druck der Kegelfeder auf den Ventilkegel einwirkt. Der Kompensationskolben ist dabei vorzugsweise in einem Anschlussnippel aufgehängt, welcher in den Ventilkörper von der Hochdruckseite her eingeschraubt ist.

Ein besonders kompakter Aufbau wird auch dadurch erreicht, dass das Reduzier- ventil im wesentlichen axialsymmetrisch zu einer sich in Längsrichtung erstrecken- den Achse aufgebaut ist, und dass das Gas vom Hochdruckanschluss in axialer Richtung am Kompensationskolben und am Ventilkegel aussen vorbei zur von der Dichtkante berandeten Oeffnung strömt.

Ein Reduzierventil mit fallender Charakteristik ergibt sich, wenn der Ventilkegel von der Niederdruckseite her gegen die Dichtkante gedrückt wird, und wenn der auf dem Ventilkegel im Bereich der Oeffnung lastende Druck der Vordruck ist. Die Regeleinrichtung umfasst dann vorzugsweise einen mit der Niederdruckseite in Verbindung stehenden Regelraum, welcher von einem durch eine Regulierfeder von aussen beaufschlagten Regulierkolben abgeschlossen ist, wobei der Regu- lierkolben gegen den Druck der Regulierfeder auf den Ventilkegel einwirkt.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusam- menhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen Fig. 1 in einem Längsschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Reduzierventils nach der Erfindung, welches im Auf- bau einem Reduzierventil mit steigender Charakteristik ent- spricht ; Fig. 2 in einem Längsschnitt ein Reduzierventil nach dem Stand der Technik mit fallender Charakteristik ; und Fig. 3 in einer auschnittweisen Darstellung den Einbau eines Kom- pensationskolbens nach der Erfindung in ein Reduzierventil gemäss Fig. 2.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Re- duzierventils, welches im Aufbau einem Reduzierventil mit steigender Charakteri- stik entspricht, im Längsschnitt dargestellt. Das Reduzierventil 10 ist im wesentli- chen axialsymmetrisch zu einer Achse 37 aufgebaut und hat (in der Figur rechts) einen Hochdruckanschluss 13 zum Anschluss an eine (nicht dargestellte) Druck- gasflasche. Das Reduzierventil 10 umfasst einen (zylindrischen) Ventilkörper 11, in dem koaxial zur Achse 37 eine zentrale Bohrung 38 angeordnet ist. Die zentrale Bohrung 38 wird am hochdruckseitigen Ende von einer kreisförmigen Dichtkante 18 berandet, auf die ein (zylindrischer) Ventilkegel 16 mit einer in die Stirnfläche eingelassenen Kegeldichtung 17 drückt. Der Ventilkegel 16 ist in Schliessrichtung von einer Kegelfeder 28 beaufschlagt, die sich an einem in den Ventilkörper 11 eingeschraubten Anschlussnippel 14 abstützt. Von der zentralen Bohrung 38 geht seitlich ein Auslasskanal 39 ab und mündet in einen seitlich angeordneten Nieder- druckausgang 15.

Im Ventilkegel 16 ist parallel zur Achse 37 ein Kegelbolzen 36 gelagert, auf den ein konzentrisch durch die zentrale Bohrung 38 sich erstreckender Steuerstift 19 einwirkt. Die axiale Bewegung des Steuerstiftes 19 wird von einer Membran 25 gesteuert, die zwischen dem Ventilkörper 11 und einem von links in den Ventilkör- per 11 eingeschraubten Ventildeckel 12 gehalten wird. Am Rand der Membran 25 ist ein umlaufender Membranring 24 angeordnet. Auf der rechten Seite der Mem- bran 25 wird so ein nach aussen hin abgedichteter Regelraum 26 gebildet, der über die zentrale Bohrung 38 mit der Niederdruckseite in Verbindung steht. Die Membran 25 wird von der dem Regelraum 26 abgewandten Seite her über einen aufsitzenden Membranteller 23 von einer Regulierfeder 20 beaufschlagt, die sich an einem Regulierfederteller 21 abstützt. Die Vorspannung der Regulierfeder 20 kann durch eine Regulierschraube 22 eingestellt werden, die in eine am Ventil- deckel 12 vorgesehen Gewindebohrung eingeschraubt ist und auf den Regulierfe- derteller 21 einwirkt.

Der Anschlussnippel 14 ist zum Anschluss an eine Druckgasflasche mit einer An- schlussdichtung 30 ausgerüstet. Zur mechanischen Fixierung des Reduzierventils 10 an der Druckgasflasche ist eine Ueberwurfmutter 40 vorgesehen.

Aufbau und Funktion des Reduzierventils beruhen insoweit auf an sich bekannten Prinzipien. Die Neuartigkeit der anmeldungsgemässen Lösung liegt in der Art der Vordruckkompensation. Es handelt sich dabei um eine reine Vordruckkompensa- tion, d. h. der Vordruck auf eine Fläche des Ventilkegels 16, welche der durch die Kegeldichtung 17 innerhalb der Dichtkante 18 abgedeckten Fläche entspricht, wird durch einen Druck ersetzt, der dem Niederdruck am Niederdruckausgang ent- spricht. Hierzu wird der Kompensationskolben 32 eingesetzt. Der Kompensations- kolben 32 taucht axial verschiebbar in einen Kompensationsraum 33 ein, der in das hochdruckseitige Ende des Ventilkegels 16 eingelassen ist und als Zylinder- raum wirkt. Die Querschnittsfläche des Kompensationsraumes 33 bzw. des Kom- pensationskolbens 32 entspricht der Querschnittsfläche der von der Dichtkante 18 berandeten zentralen Bohrung 38. Der Kompensationsraum 33 ist gegen die Hochdruckseite durch einen den Kompensationskolben 32 umschliessenden Dichtring 27 abgedichtet. Der Kompensationsraum 33 steht aber über eine ach- senparallele, aus der Achse 37 heraus seitlich versetzte Druckausgleichsbohrung 34 und einen am Kegelbolzen 36 seitlich vorbeiführenden Druckausgleichskanal 35 mit der zentralen Bohrung 38 in Verbindung, so dass im Kompensationsraum 33 derselbe Druck herrscht wie in der zentralen Bohrung 38.

Der Kompensationskolben 32 ist mittels einer speziellen Aufhängung 29 flexibel im Anschlussnippel 14 aufgehängt, d. h., er kann nicht nur seitlich aus der Achse 37 heraus verschoben, sondern auch gegenüber der Achse 37 verkippt werden. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass innerhalb der Aufhängung 29 zwischen einem am Kompensationskolben 32 angeformten, koaxialen Flansch 42 und einer angrenzenden Auflagefläche des Anschlussnippels 14 eine in axialer Richtung wir- kende Tellerdeder 41 angeordnet ist und der Flansch 42 durch eine mit Abstand in den Anschlussnippel 14 eingeschraubte Halteschraube 31 gesichert wird. Durch die Halteschraube 31, den Flansch 42 und den Anschlussnippel 14 verlaufen ach- senparallele Bohrungen 43,. ., 45, durch welche das unter Hochdruck stehende Gas axial aus dem Hochdruckanschluss 13 in einen den Kompensationskolben 32 umgebenden Raum 46 und von dort am Ventilkegel 16 aussen vorbei in den Be- reich der Dichtkante 18 strömt.

Zusammengefasst lässt sich sagen, dass es sich bei der vorliegenden Lösung um eine reine Vordruckkompensation handelt, d. h. dass die Fläche, weiche durch die Kegeldichtung 17 auf der Dichtkante 18 abgedeckt wird, durch den in etwa gleich grossen, hängenden Kompensationskolben 32 direkt kompensiert wird. Es gibt keine zusätzlichen Regelungen mit Kanälen und Bohrungen wie dies bei vorge- steuerten Ventilen der Fall ist.

Ist bei herkömmlichen Ventilen die Flasche voll und der Druck hoch, insbesondere bei 300-bar-Flaschen, wird der Ventilkegel auf die Dichtkante mit einer Kraft gedrückt, die sich zusammensetzt aus der abgedeckten Fläche x Druck in der Fla- sche (Vordruck) + Kegelfederkraft. In diesem Fall ist die notwendige Kraft der Re- gulierfeder sehr gross, um über den Steuerstift den Ventilkegel gegen den Gas- druck zu öffnen. Ist der Druck in der Flasche wenig über dem Arbeitsdruck, wird die Schliesskraft auf den Ventilkegel infolge des nun niedrigen Gasdruckes viel kleiner. Die Regulierfeder drückt aber mit unverminderter Kraft weiter, was dazu führt, dass der Druck im Regelraum höher sein muss, um ein Schliessen des Ven- tilkegels zu erreichen. Dies wird als Hinterdruckanstieg bezeichnet.

Wird nun im Sinne der anmeldungsgemässen Lösung der hohen Schliesskraft- infolge hohen Gasdruckes-mit Zylinder und Kolben, auf welche der Gasdruck nicht wirken kann, entgegengewirkt, wird die effektive Schliesskraft vom Gasdruck unabhängig. Der variable Vordruck ist somit kompensiert. Eine Kegelfeder (28) übernimmt nun das zuverlässige Schliessen. Der wirksame Durchmesser des Zy- linders muss dem Durchmesser der Dichtkante (18) entsprechen. Strömungstech- nische Einflüsse und die Reibung von Kolben und Dichtung können durch eine leichte Abweichung des Kolbendurchmessers des Kompensationskolbens 32 ge- genüber dem Dichtkantendurchmesser kompensiert werden. Eine Druckaus- gleichsbohrung 34 führt in den Raum (38), in welchem Niederdruck herrscht und lässt über der Fläche des Kolbens den Hochdruck unwirksam werden. Auch die sehr geringe Kraft auf der Vorderseite des Kolbens infolge Arbeitsdruck kann am Durchmesser des Kolbens kompensiert werden. Nachdem alle sich auf die Schliesskraft wirkenden Einflüsse kompensiert und aufgehoben sind, wirkt nur noch die Kraft der Kegelfeder 28 schliessend auf den Ventilkegel 16. Die Kegelfe- der 28, welche als Schliessfeder wirkt, wird nun etwas stärker dimensioniert.

In Fig. 2 ist in einem Längsschnitt ein beispielhaftes Reduzierventil nach dem Stand der Technik mit fallender Charakteristik dargestellt. Gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen bezeichnet wie beim Reduzierventil 10 aus Fig. 1.

Das Reduzierventil 50 hat einen Ventilkörper 11, in den in axialer Richtung von der Hochdruck-bzw. Vordruckseite her eine Anschlussnippel 14 für den Anschluss an eine Druckgasflasche eingeschraubt ist. Zum Abdichten ist wiederum eine An- schlussdichtung 30 vorgesehen. Die Befestigung an der Flasche erfolgt mittels der Ueberwurfmutter 40. Im Zentrum des Ventilkörpers 11 ist wiederum eine axiale zentrale Bohrung 38 vorgesehen, die hochdruckseitig über eine Bohrung 58 im Anschlussnippel 14 mit dem Flaschenausgang in Verbindung steht. Mit der Boh- rung 58 in Verbindung steht ein in den Ventilkörper 11 eingeschraubtes Manome- ter 47 zur Anzeige des Flaschendruckes.

Niederdruckseitig ist die zentrale Bohrung 38 durch eine Dichtkante 18 berandet, auf die ein mit einer Kegeldichtung 17 ausgerüsteter Ventilkegel 16 entgegen der Strömungsrichtung schliessend drückt. Die zentrale Bohrung 38 mündet nieder- druckseitig in einen Hinterdruckraum (Niederdruckraum) 52, von dem aus seitlich ein Auslasskanal 39 zu einem Niederdruckausgang 15 führt. Der Hinterdruckraum 52 ist durch eine auf dem Ventilkegel 16 sitzende Dichtung 48 nach aussen abge- dichtet. An seinem der Dichtkante 18 entgegengesetzten Ende geht der Ventile- gel 16 über in einen Regulierkolben 51, der einen anschliessenden Regelraum 26 nach innen begrenzt und mittels einer Dichtung 49 abdichtet. Nach aussen ist der Regelraum 26 durch einen Deckel 56 abgeschlossen. Der Regelraum 26 steht über einen im Ventilkegel 16 axial verlaufenden Verbindungskanal 53 mit dem Hinterdruckraum 52 in Verbindung, so dass der Hinterdruck auf den Regulierkol- ben 51 wirkt und den Ventilkegel 16 mit einer entsprechenden Schliesskraft be- aufschlagt. An der Unterseite des Regulierkolbens 51 ist im Beispiel der Fig. 2 ein federbelastetes Sicherheitsventil angeordnet, dem im Zusammenhang mit der vor- liegenden Erfindung jedoch keine besondere Bedeutung zukommt.

Der am Ventilkegel 16 angreifenden Schliesskraft entgegen wirkt die Kraft einer Regulierfeder 20, die zwischen dem Regulierkolben 51 und dem Ventilkörper 11 angeordnet ist. Ebenfalls der Schliesskraft entgegen wirkt der Vordruck, der auf der von der Dichtkante 18 begrenzten Fläche der Kegeldichtung 17 lastet. Es ist diese Einwirkung des Vordruckes auf den Ventilkegel, die mit einem Kompensati- onskolben nach der Erfindung neutralisiert. werden kann. Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Kompensation bei einem Reduzierventil gemäss Fig. 2 mit fallen- der Charakteristik ist in einem vergrösserten Ausschnitt in Fig. 3 wiedergegeben.

Beim in der Fig. 3 gezeigten Reduzierventil 50'ist-ebenso wie bei dem Ausfüh- rungsbeispiel der Fig. 1-ein vom Ventilkegel 16 getrennter Kompensationskolben 32 vorgesehen, der in axialer Richtung relativ zum Ventilkegel 16 verschiebbar ist und in einen mit einem Dichtring 27 abgedichteten Kompensationsraum 33 im Ventilkegel 16 eintaucht. Der Kompensationsraum 33 hat in etwa denselben Durchmesser wie die von der Dichtkante 18 berandete zentrale Bohrung 38. Der Kompensationskolben 32 weist an seinem dem Ventilkegel 16 abgewandten Ende einen Flansch 42 auf, mit dem er in einer am Deckel 56 angeordneten Aufnahme 55 locker geführt wird. Der Flansch 42 stützt sich über eine Tellerfeder 41 am Deckel ab (Aufhängung 29). Durch diese Art der Lagerung kann der Kompensati- onskolben 32-wie bereits oben im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben- ausgleichende seitliche und Kippbewegungen ausführen.

Der Regelraum 26 ist mit dem Hinterdruckraum 52 durch zwei im Ventilkegel 16 verlaufende exzentrische Bohrungen 57 verbunden. Der Kompensationsraum 33 steht über eine zentrale Druckausgleichsbohrung 34 im Ventilkegel 16 mit der zentralen Bohrung 38 in Verbindung. Er steht daher unter einem Druck, der mit dem Vordruck identisch ist. Hierdurch wird der auf der Kegeldichtung 17 in Gegen- richtung lastende Druck kompensiert und damit die Abhängigkeit vom Vordruck beseitigt. Ist dagegen bei herkömmlichen Reduzierventilen mit fallender Charakte- ristik (gegen Vordruck schliessend) gemäss Fig. 2 die Flasche voll und der Druck hoch, insbesondere bei 300-bar-Flaschen, wird der Ventilkegel 16 von der Dicht- kante 18 mit einer Kraft aus der abgedeckten Fläche x Druck in der Flasche (Vor- druck) weggedrückt. In diesem Fall ist die notwendige Kraft des Regulierkolbens 51, um mit der Kegeldichtung 17 auf der Dichtkante 18 abzudichten, gross, da sich zu der Kraft der Regulierfeder 20 die eben genannte Kraft (abgedeckte Fläche x Druck in der Flasche (Vordruck)) dazuaddiert. Der Druck im Regelraum 26 ist dementsprechend höher als der eigentlich mit der Regulierfeder 20 eingestellte Druck des Ventils. Ist der Druck in der Flasche wenig über dem Arbeitsdruck, wird die Schliesskraft auf den Ventilkegel 16 infolge des niedrigen Gasdruckes viel kleiner, da die Kraft die zu der Regulierfederkraft dazuaddiert werden muss (ab- gedeckte Fläche x Druck in der Flasche (Vordruck)), kleiner ist. Der Druck im Re- gelraum 26 ist dementsprechend niedriger. Dies wird als Hinterdruckabfall be- zeichnet.

Insgesamt zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch die folgenden Merkmale aus : - Flexibel aufgehängter Kompensationskolben. Dadurch kann sich der Kolben von kleinen Ventilen dem Zylinder im Ventilkegel anpassen ohne Reibung an der Kegelführung infolge Fabrikationsungenauigkeiten zu erzeugen.

- Eine Feder bzw. Tellerfeder (41) in der Aufhängung sorgt dafür, dass feine Re- gelbewegungen des Ventilkegels ausgeführt werden können, ohne dass die Reibung des unter hohem Druck stehenden Dichtringes überwunden werden muss.

- Für grosse Ventile ist es denkbar, dass ein fest aufgehängter Kolben die Füh- rung des Ventilkegels übernehmen kann, welcher in diesem Fall am Umfang rund ist und nicht über einen Vierkant im Gehäuse geführt werden muss.

Die Konstruktion zeichnet sich dadurch aus, dass nur eine dynamisch arbei- tende Abdichtung (27) existiert, von welcher Reibung ausgeht, welche die Re- gelung beeinflussen kann.

Für Reduzierventile gemäss Fig. 1 mit steigender Charakterstik gilt speziell : -Koaxiale Bauweise, bei welcher das Gas in axialer Richtung Kompensations- kolben, Regelfeder und Ventilkegel umströmt. Dadurch ergibt sich eine beson- ders platzsparende Bauweise, welche z. B. im Anschlussstutzen bestehender Ventile eingebaut werden kann.

-Axiale Druckausgleichsbohrung in den Raum des Arbeitsdruckes, wodurch sich eine Bohrung nach aussen erübrigt. Durch diese Anordnung gelangen gif- tige oder brennbare Gase im Falle eines undicht gewordenen Dichtringes nicht in die Umgebung, sondern werden dem Verbraucher zugeführt. Bei Ventilen mit kleinem Dichtkantendurchmesser kommt ein Kegelbolzen zum Einsatz, welcher der Länge nach eine feine Nute aufweist, durch welche im eingebau- ten Zustand der Druckausgleich stattfinden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE 10,50, 50' Reduzierventil (für Druckgasflaschen) 11 Ventilkörper 12 Ventildeckel 13 Hochdruckanschluss 14 Anschlussnippel 15 Niederdruckausgang 16 Ventilkegel 17 Kegeldichtung 18 Dichtkante 19 Steuerstift 20 Regulierfeder 21 Regulierfederteller 22 Regulierschraube 23 Membranteller 24 Membranring 25 Membran 26 Regelraum 27 Dichtring 28 Kegelfeder 29 Aufhängung (Kompensationskolben) 30 Anschlussdichtung 31 Halteschraube (Kompensationskolben) 32 Kompensationskolben 33 Kompensationsraum 34 Druckausgleichsbohrung 35 Druckausgleichskanal 36 Kegelbolzen 37 Achse 38 zentrale Bohrung 39 Auslasskanal 40 Ueberwurfmutter 41 Tellerfeder 42 Flansch 43,.., 45 Bohrung 46 Raum 47 Manometer 48,49 Dichtung 51 Regulierkolben 52 Hinterdruckraum 53 Verbindungskanal 54 Sicherheitsventil 55 Aufnahme 56 Deckel 57,58 Bohrung