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Druckregler [1]

[134] Druckregler, Vorrichtungen, um gespannte Dämpfe und Flüssigkeiten beim Durchströmen von Gefäßen (Rohren) mit beliebig vermindertem Druck zur Wirkung kommen zu lassen. Vgl. Druckmesser bei Gasfabriken und Druckverminderungsventile für Dampf und Wasser.

Druckregler bei Gasfabriken. – Sobald Gas aus dem Rohrnetze eines Beleuchtungsgebietes entnommen wird, tritt Bewegung ein, zu deren Unterhaltung sowie zur Ueberwindung der durch sie veranlaßten Reibungsverluste an den Rohrwandungen ein Teil des ursächlich des wechselnden Verbrauches sehr schwankenden am Eingange des Hauptrohres vorhandenen Druckes absorbiert wird. Da es für eine vorteilhafte Verwendung des Gases notwendig ist, daß der Druck an jeder Verbrauchsstelle möglichst gleichmäßig und nicht größeren Schwankungen unterworfen ist, so muß dieser Druckverlust durch den Druckregler so ausgeglichen werden, daß dieser, dem Verlust entsprechend, den Druck am Eingangsrohr des Stadtrohrnetzes verstärkt. – Das den Reglern zugrunde liegende Prinzip benutzt die Tatsache, daß ein vom Gase getragener Körper nur in jener Gleichgewichtsstellung zur Ruhe kommt, bei welcher der Auftrieb des Gases dem Gewicht des zu tragenden Körpers genau entspricht. Denkt man sich die in ein mit Wasser gefülltes Gefäß eintauchende Glocke a (Fig. 1), an der ein in ringförmiger Oeffnung des Eingangsrohrs spielender Kegel b aufgehängt ist, so wird ein Gleichgewichtszustand eintreten, sobald das von der Glocke zu tragende Gewicht gleich dem Druck des unter ihr befindlichen Gases ist. Vermehrt sich die Gasabgabe, so sinkt infolge des verminderten Gegendruckes die Glocke und mit ihr das Kegelventil, wodurch die Oeffnung am Eingangsrohr sich vergrößert und mehr Gas in die Glocke einströmt, bis wieder der Gleichgewichtszustand eingetreten ist. Vermindert sich die Gasabgabe, so findet das Umgekehrte statt: die Glocke hebt sich und der Ventildurchgang wird verkleinert. Für alle Druckschwankungen innerhalb der Grenzen, für die der Regler konstruiert ist, dient das Gewicht der Glocke als selbsttätiger Ausgleich, und man hat es daher in der Hand, durch Belastung der Glocke den Druck innerhalb gewisser Grenzen beliebig einzustellen und möglichst konstant zu erhalten. – Statt der in eine Flüssigkeit tauchenden Glocke kann man auch eine an ihrem Umfange festgehaltene Membrane benutzen, an welcher der Ventilkegel befestigt ist; danach unterscheidet man nasse und trockene oder Membranregler. Als Stadtdruckregler finden nur die ersteren Anwendung. Bei diesen unterscheidet man solche mit Gewichts- und solche mit Wasserbelastung. Bei der Wasserbelastung trägt die Glocke ein Wassergefäß, das bis zu einer dem verlangten Drucke entsprechenden Höhe mit Wasser gefüllt wird. Die Wasserbelastung hat vor[134] der Gewichtsbelastung den Vorteil, daß die Erhöhung und Verminderung des Druckes allmählich und nicht stoßweise vor sich geht.

Die in Fig. 1 gegebene Anordnung für nasse Stadtdruckregler hat große Mängel, die einmal darin bestehen, daß außer dem Ausgangsdruck der gegen die untere Fläche des Ventils wirkende, stark schwankende Eingangsdruck den Apparat beeinflußt, sowie ferner, daß infolge der Verschiedenheit der Eintauchung der Glocke deren Gewicht sich ändert. Diese Fehler suchte man dadurch zu beseitigen, daß man den Eingangsdruck auch auf eine der Ventilkegelfläche gleichgroße Fläche in entgegengesetzter Richtung wirken läßt, und daß man die Glocke mit dem daran hängenden Ventilkegel durch einen an ihrem unteren Rande angebrachten Luftkasten so balanciert, daß sie gerade schwimmt, wenn sie bis zu ihrem oberen Rande eintaucht. – Giroud war der erste, dem in den Jahren 1872 und 1873 die Beseitigung dieser Fehler gelang. Bei seiner Anordnung trifft der Eingangsdruck die obere Projektion des Kegelventils und gelangt gleichzeitig in einen Zylinder, dessen Weite genau dieser Projektion entspricht und der fest und konzentrisch mit der Schwimmglocke verbunden ist. Zur Ausgleichung des Einflusses der Tauchung wendet Giroud zwei seitlich an der Glocke beteiligte, außerhalb des Reglergehäufes liegende Ausgleichsiphons an, die zusammen genau den Querschnitt des in das Wasser eintauchenden Bleches der Glocke haben und mit dem Wasser des Gehäuses kommunizieren. Beim Sinken der Glocke tritt die verdrängte Wassermenge in die Siphons und fließt beim Steigen in das Gefäß zurück. – Fig. 2 zeigt die jetzt gebräuchliche Anordnung. Ueber dem parabolischen Kegel a und unter der Ausgleichsglocke b wirkt der Eingangsdruck, dagegen unter dem Kegel und durch die hohle Ventilstange d auch unter der Schwimmglocke e der Ausgangsdruck, der einzig und allein die Bewegungen der letzteren beeinflußt, indem er den Auftrieb gibt. Der Schwimmer e ist so konstruiert, daß die Glocke zu schwimmen beginnt, wenn sie bis zu ihrem oberen Rande taucht. Ist der Regler auf irgend einen, von der Wasserhöhe im Belastungsgefäß f abhängigen Druck eingeteilt und wächst die Gasentnahme aus dem Rohrnetz, so tritt am Ausgang eine Druckverminderung ein, und die Glocke sinkt mit dem Kegel, wobei sich der Durchflußquerschnitt vergrößert. Das Umgekehrte tritt ein bei Verringerung des Gasverbrauches.

Aber auch diese Konstruktion besitzt eine von den angewendeten Kegelventilen herrührende Unvollkommenheit: der Ausgleich des Eingangsdruckes durch die Ausgleichglocke b findet nur nahe der Abschlußstellung des Kegels vollkommen statt, weil die Größe der gedrückten Kegelfläche zwischen der höchsten und der tiefsten Stellung schwankt. Elster gelang es 1888, eine vollkommene Ausgleichung zu konstruieren, indem er eine Kreisscheibe h (Fig. 3) anordnete, die sich in einem mit dem Gehäuse fest verbundenen Hohlkegel i bewegt und in jeder Stellung dieselbe Druckfläche bietet. – Das Druckgeben, d.i. die Belastung der Schwimmglocke, geschieht entweder durch Auflegen von Gewichtsplatten oder durch Füllung eines mit der Glocke verbundenen Gefäßes mit Wasser.

In Fig. 2 ist die Elstersche Reguliervorrichtung der Wasserbelastung gezeichnet, die aus einem rechtwinklig gebogenen Ueberlaufrohr g besteht, das um den in der Wand des Belastungsgefäßes gelagerten kurzen Schenkel von der horizontalen bis zur vertikalen Stellung verstellbar ist. Der Zeiger einer auf dem horizontalen Schenkel des Rohrs außerhalb des Gefäßes angebrachten Griffkurbel spielt auf einer Skala, die den Druck für verschiedene Ueberlaufshöhen angibt. Am Ende desselben Schenkels befindet sich ein Kegelventil, durch dessen ebenfalls an einer Skala ablesbare Stellung man es in der Hand hat, das Ablaufen des Wassers von der einen zur andern Druckhöhe in einer beliebigen Zeit stattfinden zu lassen.

Schirmer, Richter & Cie. wenden ein Ueberlaufrohr an, das, je nachdem der Druck verstärkt oder vermindert werden soll, mittels Rädchens, dessen halbe Drehung einer Druckdifferenz von 1 mm entspricht, und Zahnstange gehoben und gesenkt werden kann; die Auslaufzeit wird durch einen Mikrometerauslaufhahn geregelt.

Die meisten der darauf hinzielenden Konstruktionen, auch den täglich eintretenden Wechsel des Druckes durch den Apparat selbsttätig besorgen zu lassen, haben in jüngster Zeit vielfach Anwendung gefunden, namentlich die Anordnungen von Gareis und von Ledig.

Bei dem Gareisschen Regler erfolgt die Belastung durch Wasser, das aus besonderen seitlich am Gehäuse angebrachten Kammern mittels eines Heberrohres dem Belastungsgefäß der Glocke zugeführt oder aus diesem abgeführt wird. Statt des Kegels ist ein Doppelsitzventil durch eine Hebelkombination und eine verstellbare Kulisse mit der Glocke verbunden. Elster[135] befestigt an der Führungsglocke ein Stahlband, das über eine Rolle nach einem Seilrade geführt wird und die Bewegung der Glocke auf dieses überträgt. Auf der Achse des Seilrades sitzt eine Spiralscheibe, an der das Ende eines zweiten Stahlbandes befestigt ist, das anderseits mit dem Ueberlaufrohr der Wasserbelastung verbunden ist und dieses je nach Stellung der Spiralscheibe hebt oder senkt. – Bei Ledigs Regler, Fig. 4, besteht das Belastungsgefäß aus dem offenen Hauptgefäß B und dem mit diesem durch das Rohr e verbundenen geschlossenen Gefäß A, welch letzteres zur Einstellung des Abendzuschußdruckes dient, indem durch die Stellung des in einer Stopfbüchse verschiebbaren Rohres, welches das Innere von A mit der Luft verbindet, die Füllung von A bedingt wird. Je nachdem d mehr oder weniger tief fleht, wird der Zuschußdruck größer oder kleiner ausfallen, da der Wasserabschluß des Rohres ein weiteres Entweichen von Luft und somit eine weitere Wasserfüllung verhindert. Die Füllungshöhe in B wird durch das seitlich angebrachte Ueberlaufrohr c geregelt. Die Bewegung der Glocke wird durch Hebel auf eine seitlich angebrachte Kulisse übertragen, die durch über Rollen geführte Stahlbänder mit dem Ueberlaufrohr c verbunden ist. Je nach Stellung des Kulissensteines wird sich das Gefäß B langsamer oder rascher füllen bis zu der der Stellung des Ueberlaufrohres entsprechenden Höhe.

Zur Erzielung einer guten Wirkung eines selbsttätigen Stadtdruckreglers ist Bedingung, daß der Gasdruck vor dem Regler stets gleichbleibe, weil die Berechnung der erforderlichen Ventilöffnung im Regler auf Grund eines bestimmten Vordruckes erfolgen muß, daher für eine und dieselbe Gasmenge bei anderm Vordruck, der infolge des Ein- und Ausschaltens verschiedener Gasbehälter sowie beim Vorhandensein von Teleskopgasbehältern Schwankungen unterworfen ist, eine andre Ventilöffnung nötig wird. Der Vordruck wird konstant erhalten durch Einschaltung eines Vordruckreglers (D.R.P. der Berlin-Anhalter Maschinenbauaktiengesellschaft).

Die elektrische Ferndruckregelung bezweckt an einem ungünstigsten Punkte des Gasversorgungsgebietes stets einen bestimmten Druck zu erhalten. Zu diesem Zwecke Hellt Ledig bei seinem System (D.R.P. Nr. 100448) an dem ungünstigsten Punkte einen Druckmesser auf, dessen Schwimmerglocke mit einem einstellbaren elektrischen Kontakt verbunden ist, von dem eine elektrische Drahtleitung zur Gasanstalt führt. Nimmt der Druck ab, so sinkt die Schwimmerglocke und schließt den Kontakt; der elektrische Strom öffnet alsdann das Wasserzuflußventil des auf der Gasanstalt befindlichen Druckreglers, so daß dem Belastungsgefäß Wasser zufließt und der Druck gesteigert wird. Hat der Druck an der ungünstigsten Stelle die verlangte Höhe erreicht, so wird der Kontakt gelöst und der Wasserzufluß zum Druckregler selbsttätig unterbrochen.

Für Gasmotoren ist es wichtig, um ein Zucken der Flammen in der Nachbarschaft zu verhüten, den Gasdruck vor dem Gummibeutel des Motors möglichst konstant zu erhalten, wozu besonders konstruierte Regler (Fig. 5) dienen.

In einem Blechgefäß befindet sich die Schwimmerglocke a, deren Führungsstange unten das Ventil b und oben einen Plattenhalter c zur Aufnahme der Belastungsgewichte trägt. Das im Ausgangsrohr befindliche Gas kommuniziert mit dem Räume über der Glocke durch in deren Decke angebrachte Oeffnungen, so daß, wenn sich der Ausgangsdruck erhöht, die Glocke sinkt[136] und den Durchgangsquerschnitt des Ventils verengt, bis der durch die Ventile eingestellte Druck sich wiederhergestellt hat. Das Luftrohr d verbindet den Raum unter der Glocke mit der Luft und trägt am unteren Ende eine keilförmig abgeschrägte Schraube, nach deren Stellung die Schwimmerglocke rascher oder langsamer den Druckschwankungen folgt.

Zur Konstanthaltung des Druckes in den Hausleitungen werden nasse Regler nach den in Fig. 1 und 2 dargestellten Konstruktionen, nur in kleineren Dimensionen, angewendet, vielfach auch Membranregler verschiedenartiger Konstruktionen, deren Prinzip darin besteht, daß an einer ringsum im Gehäuse festgespannten gasdichten Membrane, die in der Mitte eine Metallplatte trägt, ein Ventilkegel oder eine Ventilplatte hängt. Die Belastung erfolgt durch auf die Platte der Membrane aufgelegte Bleiringe.

Fig. 6 zeigt einen Elsterschen Experimentierregler für photometrische Zwecke, um den Druck unter dem zu prüfenden Brenner konstant zu erhalten. Durch Verschieben des Gewichtes G auf dem Hebel H kann der unter der Membrane M, an der das Kegelventil K hängt, beliebig eingestellt werden.

Die Hochdruckreduktionsregler werden angewendet, um den Druck des auf mehrere Atmosphären komprimierten Gases, wie z.B. bei der Eisenbahnwaggonbeleuchtung, auf ein für die Beleuchtung geeignetes Maß zu vermindern.

Bei der üblichen Anordnung (Fig. 7) ist eine zentral geführte Spindel a einerseits mit einer fest eingespannten, durch eine an den Enden lose gelagerte Feder belasteten Membrane b verbunden und anderseits durch eine von außen verstellbare Feder c entladet. Ein Hebel d mit von außen verstellbarem Drehpunkt greift in einen Schlitz der Spindel und ist durch ein Zwischengelenk mit dem Ventil im Gaseingangskanal verbunden. Durch Spannung der Feder c und Stellung des Hebeldrehpunktes ist jeder beliebige Ausgangsdruck einstellbar.

Literatur: [1] Journ. s. Gasbeleuchtung und Wasserversorgung 1898, S. 349; 1899, 1900, 1901, 1902, 1903 S. 206, 500, 825; 1904 S. 503, 531; vgl. a. die Uebersicht über neuere Apparate der Berlin-Anhalter Maschinenbauaktiengesellschaft, 1903.

G.F. Schaar.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5., Fig. 6.

Fig. 7.