Druckregler

Sauerstoff- und MAPP-Gasflaschen mit zweistufigen Druckreglern

Schematische Darstellung des Druckminderreglers (A) und des Gegendruckreglers (B). Die oberen Diagramme zeigen den Normalzustand für die Ventile, der normalerweise für Druckminderer geöffnet und normalerweise für Gegendruckventile geschlossen ist.

• 1. Druckeinstellschraube
• 2. Frühling
• 3. Betätiger
• 4. Einlass port (hochdruck)
• 5. Auslassöffnung (Niederdruck)
• 6. Ventilkörper
• 7. Ventilkrone und Sitz

Diagrammsymbole für Druckreduzierungs- und Gegendruckregler. Der konzeptionelle Unterschied besteht hauptsächlich darin, von welcher Seite das Feedback stammt.

Ein Druckregler ist ein Ventil, das den Druck einer Flüssigkeit oder eines Gases unter Verwendung einer negativen Rückkopplung vom gesteuerten Druck auf einen gewünschten Wert steuert. Regler werden für Gase und Flüssigkeiten verwendet und können ein integrales Gerät mit einer Druckeinstellung, einer Drossel und einem Sensor in einem Körper sein oder aus einem separaten Drucksensor, Controller und Durchflussventil bestehen.

Es gibt zwei Typen: Den Druckreduzierregler und den Gegendruckregler.

• Ein Druckminderer ist ein Regelventil, das den Eingangsdruck eines Fluids oder Gases an seinem Ausgang auf einen gewünschten Wert reduziert. Es ist ein normalerweise offenes Ventil und wird vor druckempfindlichen Geräten installiert.
• Ein Gegendruckregler, ein Gegendruckventil, ein Druckhalteventil oder ein Druckhalteventil ist ein Steuerventil, das den eingestellten Druck an seiner Einlassseite aufrechterhält, indem es sich öffnet, um einen Durchfluss zu ermöglichen, wenn der Einlassdruck den eingestellten Wert überschreitet. Es unterscheidet sich von einem Überdruckentlastungsventil dadurch, dass das Überdruckventil nur dann öffnen soll, wenn der enthaltene Druck zu hoch ist, und es nicht erforderlich ist, den Druck konstant zu halten. Sie unterscheiden sich von Druckminderreglern dadurch, dass der Druckminderregler den stromabwärtigen Druck regelt und gegenüber dem stromaufwärtigen Druck unempfindlich ist. Es ist ein normalerweise geschlossenes Ventil, das parallel zu empfindlichen Geräten oder nach den empfindlichen Geräten installiert werden kann, um den Durchfluss zu behindern und dadurch den stromaufwärtigen Druck aufrechtzuerhalten.

Beide Reglertypen verwenden die Rückkopplung des geregelten Drucks als Eingang für den Steuermechanismus und werden üblicherweise von einer federbelasteten Membran oder einem Kolben betätigt, die auf Änderungen des Rückkopplungsdrucks reagieren, um die Ventilöffnung zu steuern, und in beiden Fällen sollte das Ventil nur so weit geöffnet werden, dass der eingestellte geregelte Druck aufrechterhalten wird. Der eigentliche Mechanismus kann in jeder Hinsicht sehr ähnlich sein, mit Ausnahme der Platzierung des Rückkopplungsdruckhahn. Wie bei anderen Rückkopplungssteuerungsmechanismen ist das Dämpfungsniveau wichtig, um ein Gleichgewicht zwischen einer schnellen Reaktion auf eine Änderung des gemessenen Drucks und einer Stabilität der Leistung zu erreichen. Eine unzureichende Dämpfung kann zu einer Oszillation des gesteuerten Drucks führen, während eine übermäßige Reibung beweglicher Teile zu einer Hysterese führen kann.

Druckminderer

Betrieb

Die Hauptfunktion eines Druckminderreglers besteht darin, den Gasfluss durch den Regler an den Gasbedarf anzupassen und dabei einen ausreichend konstanten Ausgangsdruck aufrechtzuerhalten. Wenn der Lastfluss abnimmt, muss auch der Reglerfluss abnehmen. Wenn der Lastfluss zunimmt, muss der Reglerfluss zunehmen, um zu verhindern, dass der geregelte Druck aufgrund eines Gasmangels im Drucksystem abnimmt. Es ist wünschenswert, dass der geregelte Druck für einen weiten Bereich von Durchflussraten nicht stark vom Sollwert abweicht, aber es ist auch wünschenswert, dass der Durchfluss durch den Regler stabil ist und der geregelte Druck keiner übermäßigen Schwingung unterliegt.

Ein Druckregler umfasst ein Drosselelement, ein Belastungselement und ein Messelement:

• Das Begrenzungselement ist ein Ventil, das eine variable Begrenzung des Durchflusses bereitstellen kann, z. B. ein Absperrventil, ein Absperrventil, ein Sitzventil usw.
• Das Belastungselement ist ein Teil, das die erforderliche Kraft auf das Begrenzungselement ausüben kann. Diese Belastung kann durch ein Gewicht, eine Feder, einen Kolbenaktuator oder den Membranaktuator in Kombination mit einer Feder erfolgen.
• Das Messelement bestimmt, wann der Einlassstrom gleich dem Auslassstrom ist. Die Membran selbst wird häufig als Messelement verwendet und kann als kombiniertes Element dienen.

Bei dem abgebildeten einstufigen Regler wird über einen Kraftausgleich an der Membran ein Sitzventil angesteuert, um den Druck zu regeln. Ohne Eingangsdruck drückt die Feder über der Membran sie auf das Tellerventil und hält sie offen. Sobald der Eingangsdruck eingeführt ist, lässt der offene Ventilkegel den Durchfluss zur Membran zu und der Druck in der oberen Kammer steigt an, bis die Membran gegen die Feder nach oben gedrückt wird, wodurch der Ventilkegel den Durchfluss verringert und schließlich ein weiterer Druckanstieg gestoppt wird. Durch Einstellen der oberen Schraube kann der Abwärtsdruck auf die Membran erhöht werden, wodurch mehr Druck in der oberen Kammer erforderlich ist, um das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise wird der Ausgangsdruck des Reglers gesteuert.

F = (P i − P o ) s + P o S + f {\displaystyle F=(P_{i}-P_{o})s+P_{o}S+f}

F : Membranfederkraft {\displaystyle F:{\text{ Membranfederkraft}}}

f: Tellerfederkraft {\displaystyle f:{\text{ Tellerfederkraft}}}
P i : Eingangsdruck {\displaystyle P_{i}:{\text{Eingangsdruck}}}
P o : auslassdruck {\displaystyle P_{o}:{\text{ Auslassdruck}}}
s: Sitzfläche {\displaystyle s:{\text{Sitzfläche}}}

S : Membranfläche {\displaystyle S:{\text{ Membranfläche}}}

Einstufiger Regler

Einstufiger Druckregler

Hochdruckgas aus der Versorgung tritt durch die Einlassöffnung in den Regler ein. Das Einlassmanometer zeigt diesen Druck an. Das Gas passiert dann die normalerweise offene Druckregelventilöffnung und der stromabwärtige Druck steigt an, bis die Ventilbetätigungsmembran ausreichend ausgelenkt ist, um das Ventil zu schließen, wodurch verhindert wird, dass mehr Gas in die Niederdruckseite eintritt, bis der Druck wieder abfällt. Das Auslassmanometer zeigt diesen Druck an.

Der Ausgangsdruck auf die Membran und der Eingangsdruck und die Tellerfederkraft auf den stromaufwärtigen Teil des Ventils halten die Membran- /Tellerbaugruppe in der geschlossenen Position gegen die Kraft der Membranbelastungsfeder. Wenn der Versorgungsdruck fällt, wird die Schließkraft aufgrund des Versorgungsdrucks verringert, und der stromabwärtige Druck steigt leicht an, um dies auszugleichen. Wenn also der Versorgungsdruck sinkt, erhöht sich der Ausgangsdruck, sofern der Ausgangsdruck unter dem fallenden Versorgungsdruck bleibt. Dies ist die Ursache für die Entleerung am Tankende, bei der die Versorgung durch einen Druckgastank erfolgt. Der Bediener kann diesen Effekt kompensieren, indem er die Federlast durch Drehen des Knopfes einstellt, um den Ausgangsdruck auf das gewünschte Niveau zu bringen. Wenn bei einem einstufigen Regler der Versorgungsdruck niedrig wird, führt der niedrigere Eingangsdruck dazu, dass der Ausgangsdruck ansteigt. Wenn die Kompression der Membranbelastungsfeder nicht zum Ausgleich eingestellt wird, kann der Sitz offen bleiben und es dem Tank ermöglichen, seinen verbleibenden Inhalt schnell abzulassen.

Zweistufiger Regler

Zweistufiger Druckregler

Zweistufige Regler sind zwei in Reihe geschaltete Regler im selben Gehäuse, die den Druck schrittweise in zwei statt in einem Schritt verringern. Die erste Stufe, die voreingestellt ist, reduziert den Druck des Versorgungsgases auf eine Zwischenstufe; Gas mit diesem Druck gelangt in die zweite Stufe. Das Gas tritt aus der zweiten Stufe mit einem vom Benutzer eingestellten Druck (Arbeitsdruck) aus, indem der Druckregler an der Membranbelastungsfeder eingestellt wird. Zweistufige Regler können zwei Sicherheitsventile aufweisen, so dass bei einem Überdruck zwischen den Stufen aufgrund eines Lecks am Ventilsitz der ersten Stufe der steigende Druck die Struktur nicht überlastet und eine Explosion verursacht.

Ein unsymmetrischer einstufiger Regler muss möglicherweise häufig angepasst werden. Wenn der Versorgungsdruck sinkt, kann sich der Ausgangsdruck ändern, was eine Anpassung erforderlich macht. Im zweistufigen Regler wird ein etwaiger Abfall des Versorgungsdrucks besser kompensiert.

Anwendungen

Druck reduzierung regler

Luft kompressoren

Luft kompressoren sind verwendet in industrie, kommerziellen, und home werkstatt umgebungen zu führen eine auswahl von jobs einschließlich blasen dinge sauber; laufende air powered werkzeuge; und aufblasen dinge wie reifen, bälle, etc. Regler werden häufig verwendet, um den aus einem Luftbehälter (Tank) austretenden Druck an die für die Aufgabe erforderlichen Werte anzupassen. Wenn ein großer Kompressor verwendet wird, um Druckluft für mehrere Zwecke zu liefern (oft als „Ladenluft“ bezeichnet, wenn er als permanente Installation von Rohren in einem Gebäude gebaut wird), werden häufig zusätzliche Regler verwendet, um sicherzustellen, dass jedes einzelne Werkzeug oder jede einzelne Funktion erhält den Druck, den es benötigt. Dies ist wichtig, da einige Druckluftwerkzeuge oder Anwendungen für Druckluft Drücke erfordern, die andere Werkzeuge oder Materialien beschädigen können.

Flugzeuge

Druckregler werden in der Druckbeaufschlagung von Flugzeugkabinen, in der Druckregelung von Baldachindichtungen, in Trinkwassersystemen und in der Wellenleiterdruckbeaufschlagung eingesetzt.

Luft-und Raumfahrt

Luft-und Raumfahrt druckregler haben anwendungen in antrieb druckmittel control für reaktion control systeme (RCS) und Haltung Control Systeme (ACS), wo hohe vibration, große temperatur extreme und korrosiven flüssigkeiten vorhanden sind.

Kochen

Mit Druckbehältern können Lebensmittel viel schneller gekocht werden als bei Atmosphärendruck, da der höhere Druck den Siedepunkt des Inhalts erhöht. Alle modernen Schnellkochtöpfe verfügen über ein Druckreglerventil und ein Druckbegrenzungsventil als Sicherheitsmechanismus, um eine Explosion zu verhindern, falls das Druckreglerventil den Druck nicht ausreichend abgibt. Einige ältere Modelle haben kein Sicherheitsventil. Die meisten Hausmannskostmodelle sind so gebaut, dass sie eine niedrige und hohe Druckeinstellung beibehalten. Diese Einstellungen sind normalerweise 7 bis 15 Pfund pro Quadratzoll (0,48 bis 1,03 bar). Fast alle Hausmannskostgeräte werden einen sehr einfachen einstufigen Druckregler verwenden. Ältere Modelle verwenden einfach ein kleines Gewicht auf einer Öffnung, die durch übermäßigen Druck angehoben wird, damit überschüssiger Dampf entweichen kann. Neuere Modelle enthalten normalerweise ein federbelastetes Ventil, das anhebt und den Druck entweichen lässt, wenn der Druck im Gefäß ansteigt. Einige Schnellkochtöpfe verfügen über eine Schnellspanneinstellung am Druckreglerventil, die im Wesentlichen die Federspannung senkt, damit der Druck schnell, aber dennoch sicher entweichen kann. Großküchen verwenden auch Schnellkochtöpfe, in einigen Fällen mit ölbasierten Schnellkochtöpfen, um Fast Food schnell zu frittieren. Druckbehälter dieser Art können als Autoklaven auch benutzt werden, um kleine Reihen der Ausrüstung und in den einmachenden Operationen des Hauses zu entkeimen.

Wasserdruckreduzierung

Druckregler für die häusliche Wasserversorgung. Der Ausgangsdruck wird mit dem blauen Handrad eingestellt und auf der vertikalen Skala angezeigt.

Ein Wasserdruckregelventil begrenzt den Zufluss, indem es die Ventilöffnung dynamisch ändert, so dass sich das Ventil vollständig öffnet, wenn weniger Druck auf der Außenseite ist, und zu viel Druck auf der Außenseite bewirkt, dass das Ventil schließt. In einer Situation ohne Druck, in der Wasser rückwärts fließen könnte, wird es nicht behindert. Ein Wasserdruckregelventil funktioniert nicht als Rückschlagventil.

Sie werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen der Wasserdruck am Leitungsende zu hoch ist, um Schäden an Geräten oder Rohren zu vermeiden.

Schweißen und Schneiden

Autogen-Schweiß- und Schneidprozesse erfordern Gase mit bestimmten Drücken, und Regler werden im Allgemeinen verwendet, um die hohen Drücke von Speicherzylindern auf diejenigen zu reduzieren, die zum Schneiden und Schweißen verwendet werden können. Sauerstoff- und Brenngasregler haben normalerweise zwei Stufen: Die erste Stufe des Reglers gibt das Gas mit konstantem Druck aus dem Zylinder ab, obwohl der Druck im Zylinder mit zunehmender Gasabgabe abnimmt. Die zweite Stufe des Reglers steuert den Druckabbau vom Zwischendruck auf den Niederdruck. Die endgültige Durchflussmenge kann am Brenner eingestellt werden. Die Regleranordnung weist normalerweise zwei Manometer auf, von denen eines den Zylinderdruck und das andere den Förderdruck anzeigt. Beim Schutzgasschweißen wird auch Gas verwendet, das unter hohem Druck gespeichert ist und über einen Regler bereitgestellt wird. Es kann ein auf das spezifische Gas kalibrierter Durchflussmesser vorhanden sein.

Propan/Flüssiggas

Alle Propan- und Flüssiggasanwendungen erfordern die Verwendung eines Reglers. Da der Druck in Propantanks mit der Temperatur erheblich schwanken kann, müssen Regler vorhanden sein, um den nachgeschalteten Geräten einen gleichmäßigen Druck zu liefern. Diese Regler kompensieren normalerweise Tankdrücke zwischen 30-200 Pfund pro Quadratzoll (2,1-13,8 bar) und liefern üblicherweise 11 Zoll Wassersäule 0,4 Pfund pro Quadratzoll (28 mbar) für Wohnanwendungen und 35 Zoll Wassersäule 1.3 pfund pro Quadratzoll (90 mbar) für industrielle Anwendungen. Propanregler unterscheiden sich in Größe und Form, Förderdruck und Einstellbarkeit, sind jedoch einheitlich in ihrem Zweck, einen konstanten Ausgangsdruck für nachgeschaltete Anforderungen zu liefern. Übliche internationale Einstellungen für inländische Flüssiggasregler sind 28 mbar für Butan und 37 mbar für Propan.

Gasbetriebene Fahrzeuge

Alle Fahrzeugmotoren, die mit Druckgas als Kraftstoff betrieben werden (Verbrennungsmotor oder Brennstoffzellenantrieb), benötigen einen Druckregler, um den Druck des gespeicherten Gases (CNG oder Wasserstoff) von 700, 500, 350 oder 200 bar (oder 70, 50, 35 und 20 MPa) auf Betriebsdruck zu senken.)

Freizeitfahrzeuge

Bei Freizeitfahrzeugen mit Wasserleitungen ist ein Druckregler erforderlich, um den Druck einer externen Wasserversorgung zu verringern, die an die Fahrzeugleitungen angeschlossen ist, da die Versorgung viel höher sein kann als der Campingplatz, und der Wasserdruck hängt von der Höhe der Wassersäule ab. Ohne Druckregler, Der starke Druck auf einigen Campingplätzen in Berggebieten kann ausreichen, um die Wasserleitungen des Wohnmobils zu platzen oder die Rohrverbindungen zu lösen, Überschwemmungen verursachen. Druckregler für diesen Zweck sind in der Regel als kleine Schraub-Zubehör verkauft, die inline mit den Schläuchen passen verwendet, um ein Wohnmobil an die Wasserversorgung zu verbinden, die sind fast immer Schraubgewinde-kompatibel mit dem gemeinsamen Gartenschlauch.

atemgas versorgung

Druck regler sind verwendet mit Tauchen zylinder für Scuba tauchen. Der Tank kann Drücke von mehr als 3.000 Pfund pro Quadratzoll (210 bar) enthalten, was zu einer tödlichen Barotraumaverletzung bei einer Person führen kann, die ihn direkt atmet. Ein bedarfsgesteuerter Regler sorgt für einen Atemgasfluss bei Umgebungsdruck (der je nach Tiefe im Wasser variiert). Druckminderer werden auch verwendet, um Taucher mit Oberflächenversorgung mit Atemgas zu versorgen, und Personen, die ein in sich geschlossenes Atemgerät für Rettungs- und Gefahrgutarbeiten an Land verwenden. Auch Zusatzsauerstoff für den Höhenflug in drucklosen Flugzeugen und medizinische Gase werden über Druckminderregler aus dem Hochdruckspeicher abgegeben.

Bergbau

Da sich der Druck im Verhältnis zur Tiefe schnell aufbaut, erfordert der Untertagebau ein ziemlich komplexes Wassersystem mit Druckminderventilen. Diese Geräte müssen in einem bestimmten Abstand installiert werden, in der Regel 600 Fuß (180 m). Ohne solche Ventile würden Rohre leicht platzen und der Druck wäre für den Betrieb der Ausrüstung zu groß.

Erdgasindustrie

Druckregler werden in der Erdgasindustrie in großem Umfang eingesetzt. Erdgas wird auf hohen Druck komprimiert, um über große Übertragungsleitungen im ganzen Land verteilt zu werden. Der Übertragungsdruck kann über 1.000 Pfund pro Quadratzoll (69 bar) betragen und muss in verschiedenen Stufen auf einen nutzbaren Druck für industrielle, gewerbliche und private Anwendungen reduziert werden. Es gibt drei Hauptdruckreduktionsstandorte in diesem Verteilungssystem. Die erste Reduzierung befindet sich am Stadttor, während der Übertragungsdruck auf einen Verteilungsdruck zur Speisung in der ganzen Stadt abfällt. Dies ist auch der Ort, an dem das geruchlose Erdgas mit Mercaptan odoriert wird. Der Verteilungsdruck wird an einer Bezirksreglerstation, die sich an verschiedenen Stellen in der Stadt befindet, weiter auf unter 60 psig reduziert. Der endgültige Schnitt würde am Standort des Endbenutzers erfolgen. Im Allgemeinen wird die Endbenutzerreduktion auf niedrige Drücke im Bereich von 0,25 psig bis 5 psig angewendet. Einige industrielle Anwendungen können einen höheren Druck erfordern.

Gegendruckregler

• Aufrechterhaltung der vorgeschalteten Druckregelung in Analyse- oder Prozesssystemen
• Schützen Sie empfindliche Geräte vor Überdruckschäden
• Reduzieren Sie die Druckdifferenz über ein Bauteil, das große Druckunterschiede nicht toleriert.
• Gasverkaufslinien
• Produktionsschiffe (z. 5945>
• Entlüftungs- oder Fackelleitungen

Überdruckkammern

Wenn der Druckabfall an einem eingebauten Abgassystem des Atmungssystems zu groß ist, typischerweise in Sättigungssystemen, kann ein Gegendruckregler verwendet werden, um den Abgasdruckabfall auf einen sichereren und besser beherrschbaren Druck zu reduzieren.

Rückgewinnungstaucherhelme

Die Tiefe, in der die meisten Heliox-Atemmischungen beim Tauchen mit Oberflächenversorgung verwendet werden, beträgt im Allgemeinen mindestens 5 bar über dem atmosphärischen Oberflächendruck, und das Abgas des Tauchers muss durch ein Rückgewinnungsventil geleitet werden, bei dem es sich um ein bedarfsgesteuertes Gegendruckventil handelt, das durch den durch das Ausatmen des Tauchers verursachten Druckanstieg im Taucherhelm aktiviert wird. Der Rückgewinnungsgasschlauch, der das ausgeatmete Gas zur Rückführung an die Oberfläche zurückführt, darf keine zu große Druckdifferenz zum Umgebungsdruck am Taucher aufweisen. Ein zusätzlicher Gegendruckregler in dieser Leitung ermöglicht eine feinere Einstellung des Rückschlagventils für geringere Atemarbeit in variablen Tiefen.

Siehe auch

• Eingebautes Atmungssystem – System zur bedarfsgerechten Zufuhr von Atemgas auf engstem Raum
• Regelventil – Durchflussregelgerät
• Negative Rückkopplung – Steuersystem zur Reduzierung von Auslenkungen vom gewünschten Wert

• Druck Animationen

Commons: Druckregler- Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien.