WO2017011843A1 - Pressure regulator with flow smoother for noise level reduction - Google Patents

Pressure regulator with flow smoother for noise level reduction Download PDF

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WO2017011843A1
WO2017011843A1 PCT/AT2016/050242 AT2016050242W WO2017011843A1 WO 2017011843 A1 WO2017011843 A1 WO 2017011843A1 AT 2016050242 W AT2016050242 W AT 2016050242W WO 2017011843 A1 WO2017011843 A1 WO 2017011843A1
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pressure regulator
flow
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Gerald JARITZ
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Ventrex Automotive Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a pressure regulator according to the preamble of patent claim 1.
  • Object of the present invention is therefore to provide a device of the type mentioned, which suppresses the acoustic abnormalities or does not have.
  • This object is solved by the characterizing features of claim 1, wherein it is provided that a flow straightener for smoothing the flow is arranged in the piston, wherein the flow straightener comprises a system of channels, wherein the system of channels at least one continuous channel forms the then Strömungsglätter completely penetrated and the high pressure side of the pressure regulator with the low pressure side fluidly connects.
  • the flow straightener disposed in the piston By the flow straightener disposed in the piston, the flow within the piston is slowed down and calmed, whereby the acoustic abnormalities are suppressed and the formation of standing waves is prevented.
  • the information transport in the form of energy is suppressed by the flow smoother, and thus a potential discharge of sound phenomena is made impossible.
  • the use of the flow smoother improves the suppression of the reflections of the waves on components in the assembly of the measuring control chain opposite to the Flow direction, whereby the control quality of the overall valve and the pressure regulator is improved.
  • the dynamics of the heating power to be provided is increased and improved, and thereby the forming of the throttling of the natural gas Joule-Thomson effect is compensated quickly and effectively.
  • an improved heat transfer to the medium is achieved by the larger surface of the Strömungsglätters and so the temperature normalized faster again or raised to the desired value.
  • a diffuser effect within the piston is achieved by the piston having a first hollow cylindrical portion facing the high pressure side of the pressure regulator, which widens at one end, in particular conically, into a second hollow cylindrical portion, wherein the inner diameter of the first portion is smaller than the inner diameter of the second Section is.
  • the expansion of the cross-section within the hollow cylindrical portion of the piston causes a slowing of the flow due to the continuity effect, whereby the flow-calming effect of the Strömungsglätters is enhanced.
  • the flow-calming effect of the flow smoother is achieved particularly effectively if the flow smoother is arranged in the region of the extension of the piston and preferably extends over the entire extension and / or into the first section of the piston.
  • An advantageous embodiment of the pressure regulator is achieved in that the flow smoother is formed opposite the inner contour of the piston and in particular projects between 10% to 90%, preferably 25% to 60%, of the length of the first section and / or between 10% to 90 ° %, preferably 25% to 60%, the length of the second portion projects into this.
  • the dissipation of the flow energy is further improved when the Au z Imaging the Strömungsglätters rests against the inner peripheral surface of the piston.
  • the flow straightener consists of a porous material or a wire mesh. It is advantageously provided that the flow straightener has a porosity between 1 and 400 ⁇ pore size.
  • the flow straightener is secured in the piston with at least one securing means, in particular a retaining ring, against a change in position.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a pressure regulator according to the invention
  • Fig. 2 shows a detail view of the piston in section
  • Fig. 3 shows a sectional view of the piston with integrated flow straightener.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a pressure regulator 10 according to the invention, wherein the section through the axis of the piston 1 is guided.
  • On the high-pressure side 5 flows a medium in natural gas-powered vehicles natural gas, in the pressure regulator 10 and a throttle gap 7 in a piston 1 of the pressure regulator 10 a.
  • the piston 1 of the pressure regulator 10 has on the high pressure side 5 proximate end 13 a first hollow cylindrical portion 1 1.
  • the first portion 1 1 expands in an extension 14 to a second hollow cylindrical portion 12.
  • the inner diameter of the first portion 1 1 is less than the inner diameter of the second portion 12 and the extension 14 is conical or conical.
  • a flow straightener 2 is arranged for smoothing the flow.
  • the flow straightener 2 is arranged in the region of the extension 14 and has a negative shape of the inner contour of the piston 1.
  • the flow smoother 2 rests with its outer surface on the inner circumferential surface of the piston 1.
  • the flow smoother 2 has in a first part the same diameter as the inner diameter of the first portion 1 1 of the piston 1 and in a second part the same diameter as the inner diameter of the second portion 12 of the piston first
  • the flow straightener 2 protrudes with the first part in the first section 1 1 and points in this part between 10 to 90%, preferably 25% to 60%, the length of the section 1 1, in this embodiment, 45% of the length of the section 1 1.
  • the second part of the piston 1 has the same diameter as the inner diameter of the second portion 12 and also protrudes into the second portion 12 of the piston 1 inside.
  • the second part of the Strömungsglätters 2 has a length of 10 to 90%, preferably 25% to 60%, of the length of the second portion 12 of the piston, in this embodiment, 50% of the length of the portion 12 of the piston.
  • Fig. 2 shows a detailed view of the pressure regulator 10, wherein the piston 1 is shown enlarged.
  • the flow straightener 2 is disposed within the piston 1 and is secured in position with a securing means, in this embodiment, a locking ring 3, between the extension 14 and the locking ring 3 in the second portion 12 of the piston 1 against slipping.
  • Fig. 3 shows a sectional view of the piston 1 with inserted flow straightener 2.
  • the piston 1 is rotationally symmetrical and has as described in FIG. 1, a first hollow cylindrical portion 1 1 and a second hollow cylindrical portion 12.
  • the first hollow cylindrical section 1 1 widens conically and uniformly in an extension 14 into the hollow cylindrical second section 12 of the piston 1.
  • the flow straightener 2 consists of a wire mesh and has a system of channels, which passes through the flow straightener 2 completely, wherein the protruding into the first section 1 1 of the piston 1 first part with the end of the projecting into the second portion 12 of the piston 1 second Part of the Strömungsglätters 2 fluidly connected.
  • the medium to be controlled flows with a high pressure, for example natural gas, from a tank with up to 260 bar pressure into the high-pressure side of the pressure regulator 10.
  • the medium flows through the throttle gap 7 in the piston 1, wherein it is reduced at the throttle gap 7 from the high pressure to a control pressure, or medium pressure, with natural gas 20 ⁇ 5bar.
  • a control pressure or medium pressure
  • natural gas 20 ⁇ 5bar natural gas 20 ⁇ 5bar.
  • the piston 1 1 is biased by a coil spring 8, which acts between the housing of the pressure regulator 10 and a shoulder of the piston 1.
  • the medium flows in the pressure regulator 10 according to the invention on the flow straightener 2, which completely spans or closes the inner cross section of the first portion 1 1.
  • the flow straightener 2 has a system of channels that pass through it completely, whereby the medium at the in the first section 1 1 projecting side of the Strömungsglätters 2 flows into the Strömungsglätter 2 and flows along the channels from the first portion 1 1 of the piston 1 to the second portion 12 of the piston 1 in the low pressure side 6 of the pressure regulator 10.
  • the flow straightener 2 consists in one embodiment of the invention of a wire mesh made of steel.
  • the flow straightener 2 In the production of the flow smoother 2, a wire mesh is first produced in this embodiment, which is preformed by hand or by machine and then pressed in a tool from which the negative contour of the flow smoother 2 to be produced has been milled and brought into the final shape. Finally, the wire ends are then welded together.
  • the flow straightener 2 can also be made of a porous material, wherein the porosity of the material, preferably between 1 and 400 ⁇ lies.
  • materials with a good thermal conductivity are particularly suitable.
  • Particular materials are metallic materials, e.g. Steel, or sintered materials, as well as a flow straightener 2 consisting of a plastic such. a thermoplastic possible.
  • the pressure regulators of the present invention are used in natural gas-powered vehicles, the medium flowing in the pressure regulator being natural gas or methane.
  • These pressure regulators are preferably designed as electronic pressure regulators.

Abstract

The invention relates to a pressure regulator, particularly an electronic pressure regulator, particularly for natural-gas fuelled vehicles, comprising a piston (1), arranged between the high-pressure side and the low-pressure side, in which a medium flows from the high-pressure side (5) to the low-pressure side (6). According to the invention, the piston (1) has a flow smoother (2) for smoothing the flow arranged in it, wherein the flow smoother (2) has a system of channels, wherein the system of channels forms at least one continuous channel that passes through the flow smoother (2) completely and connects the high-pressure side (5) of the pressure regulator (10) to the low-pressure side (6) for flow purposes.

Description

DRUCKREGLER MIT STRÖMUNGSGLÄTTER ZUR GERÄUSCHPEGELVERRINGERUNG  PRESSURE REGULATOR WITH FLOW SILENCERS FOR NOISE LEVEL REDUCTION
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckregler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 . The present invention relates to a pressure regulator according to the preamble of patent claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Vorrichtungen bekannt, die den Druck von gasförmigen Medien von einer Hochdruckseite auf einen gewünschten niedrigeren Druck an einer Niederdruckseite reduzieren. Beispielsweise sind für erdgasgetriebene Fahrzeuge elektronische Gasdruckregler bekannt, die das komprimierte Erdgas, das mit einem Druck bis zu 260 bar in den Druckregler einströmt, durch einen federvorgespannten Kolben auf einen Mitteldruck von 20 ±5 bar reduziert. Diese Reduktion hat eine turbulente Strömung, eine enorme Abkühlung des Gases, aufgrund des Joule-Thomson-Effekts, sowie hoher Druckamplituden in der Strömung und hohe Strömungsgeschwindigkeiten zur Folge. Durch die turbulente Strömung, insbesondere innerhalb des Kolbens, treten bei aus dem Stand der Technik bekannten Gasdruckreglern immer wieder akustische Auffälligkeiten mit einer der Rohrlänge des Kolben entsprechenden Frequenz und einem Schalldruckpegel von bis zu 90 dB auf. Diese akustischen Auffälligkeiten werden insbesondere in Fahrzeugen als Störgeräusche wahrgenommen und führen immer wieder zu der Vermutung, dass Störungen vorliegen. Various devices are known in the art which reduce the pressure of gaseous media from a high pressure side to a desired lower pressure on a low pressure side. For example, for gas-driven vehicles electronic gas pressure regulators are known, which reduces the compressed natural gas, which flows with a pressure up to 260 bar in the pressure regulator, by a spring-biased piston to a mean pressure of 20 ± 5 bar. This reduction results in a turbulent flow, an enormous cooling of the gas, due to the Joule-Thomson effect, as well as high pressure amplitudes in the flow and high flow velocities. Due to the turbulent flow, in particular within the piston, occur in known from the prior art gas pressure regulators always audible abnormalities with a tube length of the piston corresponding frequency and a sound pressure level of up to 90 dB. These acoustic abnormalities are perceived in particular in vehicles as noise and always lead to the assumption that there are disturbances.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die die akustischen Auffälligkeiten unterdrückt bzw. nicht aufweist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, dabei ist vorgesehen, dass im Kolben ein Strömungsglätter zum Glätten der Strömung angeordnet ist, wobei der Strömungsglätter ein System von Kanälen aufweist, wobei das System von Kanälen zumindest einen durchgehenden Kanal ausbildet der denn Strömungsglätter vollständig durchsetzt und die Hochdruckseite des Druckreglers mit der Niederdruckseite strömungstechnisch verbindet. Object of the present invention is therefore to provide a device of the type mentioned, which suppresses the acoustic abnormalities or does not have. This object is solved by the characterizing features of claim 1, wherein it is provided that a flow straightener for smoothing the flow is arranged in the piston, wherein the flow straightener comprises a system of channels, wherein the system of channels at least one continuous channel forms the then Strömungsglätter completely penetrated and the high pressure side of the pressure regulator with the low pressure side fluidly connects.
Durch den im Kolben angeordneten Strömungsglätter wird die Strömung innerhalb des Kolbens verlangsamt und beruhigt, wodurch die akustischen Auffälligkeiten unterbunden werden und das Ausbilden von stehenden Wellen verhindert wird. Der Informationstransport in Form von Energie wird durch den Strömungsglätter unterdrückt und somit wird ein potentielles Ausbringen von Schallphänomenen unmöglich gemacht. Weiters verbessert der Einsatz des Strömungsglätters die Unterdrückung der Reflektionen der Wellen an Bauteilen im Verbund der Mess-Regelkette entgegen der Strömungsrichtung, wodurch die Regelgüte des Gesamtventils bzw. des Druckreglers verbessert wird. Als weiterer kombinierter Effekt des Strömungsglätters bzw. der durch den Strömungsglätter bewirkten laminaren Strömung innerhalb des Kolbens wird die Dynamik der zu erbringenden Heizleistung erhöht und verbessert und dadurch wird der durch die Drosselung des Erdgases ausbildende Joule-Thomson-Effekt rasch und zielgerichtet kompensiert. Ebenfalls wird durch die größere Oberfläche des Strömungsglätters ein verbesserter Wärmeübertrag auf das Medium erreicht und so die Temperatur wieder schneller normalisiert bzw. auf den gewünschten Wert angehoben. By the flow straightener disposed in the piston, the flow within the piston is slowed down and calmed, whereby the acoustic abnormalities are suppressed and the formation of standing waves is prevented. The information transport in the form of energy is suppressed by the flow smoother, and thus a potential discharge of sound phenomena is made impossible. Furthermore, the use of the flow smoother improves the suppression of the reflections of the waves on components in the assembly of the measuring control chain opposite to the Flow direction, whereby the control quality of the overall valve and the pressure regulator is improved. As a further combined effect of the Strömungsglätters or caused by the Strömungsglätter laminar flow within the piston, the dynamics of the heating power to be provided is increased and improved, and thereby the forming of the throttling of the natural gas Joule-Thomson effect is compensated quickly and effectively. Also, an improved heat transfer to the medium is achieved by the larger surface of the Strömungsglätters and so the temperature normalized faster again or raised to the desired value.
Besonders vorteilhafte Ausführungsformen des Druckreglers werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche näher definiert: Particularly advantageous embodiments of the pressure regulator are defined by the features of the dependent claims:
Eine Diffusorwirkung innerhalb des Kolbens wird erzielt, indem der Kolben einen der Hochdruckseite des Druckreglers zugewandten ersten hohlzylindrischen Abschnitt aufweist, der sich an einem Ende, insbesondere konisch, in einen zweiten hohlzylindrischen Abschnitt erweitert, wobei der Innendurchmesser des ersten Abschnitts geringer als der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts ist. Die Erweiterung des Querschnitts innerhalb des hohlzylindrischen Abschnittes des Kolbens bewirkt eine Verlangsamung der Strömung aufgrund des Kontinuitätseffektes, wodurch die strömungsberuhigende Wirkung des Strömungsglätters verstärkt wird. A diffuser effect within the piston is achieved by the piston having a first hollow cylindrical portion facing the high pressure side of the pressure regulator, which widens at one end, in particular conically, into a second hollow cylindrical portion, wherein the inner diameter of the first portion is smaller than the inner diameter of the second Section is. The expansion of the cross-section within the hollow cylindrical portion of the piston causes a slowing of the flow due to the continuity effect, whereby the flow-calming effect of the Strömungsglätters is enhanced.
Die strömungsberuhigende Wirkung des Strömungsglätters wird besonders effektiv erreicht, wenn der Strömungsglätter im Bereich der Erweiterung des Kolbens angeordnet ist und sich vorzugsweise über die gesamte Erweiterung und/oder in den ersten Abschnitt des Kolbens erstreckt. The flow-calming effect of the flow smoother is achieved particularly effectively if the flow smoother is arranged in the region of the extension of the piston and preferably extends over the entire extension and / or into the first section of the piston.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Druckreglers wird erreicht, indem der Strömungsglätter gegengleich der Innenkontur des Kolben ausgebildet ist und insbesondere zwischen 10% bis 90%, bevorzugt 25% bis 60%, der Länge des ersten Abschnitts in diesen hineinragt und/oder zwischen 10% bis 90%, bevorzugt 25% bis 60%, der Länge des zweiten Abschnitts in diesen hineinragt. An advantageous embodiment of the pressure regulator is achieved in that the flow smoother is formed opposite the inner contour of the piston and in particular projects between 10% to 90%, preferably 25% to 60%, of the length of the first section and / or between 10% to 90 ° %, preferably 25% to 60%, the length of the second portion projects into this.
Die Dissipation der Strömungsenergie wird weiter verbessert, wenn die Au ßenfläche des Strömungsglätters an der Innenumfangsfläche des Kolbens anliegt. The dissipation of the flow energy is further improved when the Au ßenfläche the Strömungsglätters rests against the inner peripheral surface of the piston.
Bevorzugte Ausführungsformen des Druckreglers werden bereitgestellt, indem der Strömungsglätter aus einem porösen Material oder einem Drahtgeflecht besteht. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Strömungsglätter eine Porosität zwischen 1 und 400 μηι Porengröße aufweist. Preferred embodiments of the pressure regulator are provided in that the flow straightener consists of a porous material or a wire mesh. It is advantageously provided that the flow straightener has a porosity between 1 and 400 μηι pore size.
Um eine Lageänderung bzw. ein Verrutschen des Strömungsglätters innerhalb des Kolbens zu verhindern ist vorgesehen, dass der Strömungsglätter im Kolben mit zumindest einem Sicherungsmittel, insbesondere einem Sicherungsring, gegen eine Lageveränderung gesichert ist. In order to prevent a change in position or a slippage of the Strömungsglätters within the piston is provided that the flow straightener is secured in the piston with at least one securing means, in particular a retaining ring, against a change in position.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. The invention is illustrated below with reference to particularly advantageous, but not limiting embodiments in the drawings schematically and will be described with reference to the drawings by way of example.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Druckreglers, Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Kolbens im Schnitt und Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Kolben mit integriertem Strömungsglätter. Fig. 1 shows a sectional view of a pressure regulator according to the invention, Fig. 2 shows a detail view of the piston in section and Fig. 3 shows a sectional view of the piston with integrated flow straightener.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Druckreglers 10, wobei der Schnitt durch die Achse des Kolbens 1 geführt ist. An der Hochdruckseite 5 strömt ein Medium, bei erdgasbetriebenen Fahrzeugen Erdgas, in den Druckregler 10 und über einen Drosselspalt 7 in einen Kolben 1 des Druckreglers 10 ein. Der Kolben 1 des Druckreglers 10 weist an dem der Hochdruckseite 5 naheliegenden Ende 13 einen ersten hohlzylindrischen Abschnitt 1 1 auf. Der erste Abschnitt 1 1 erweitert sich in einer Erweiterung 14 auf einen zweiten hohlzylindrischen Abschnitt 12. Der Innendurchmesser des ersten Abschnittes 1 1 ist dabei geringer als der Innendurchmesser des zweiten Abschnittes 12 und die Erweiterung 14 konisch bzw. kegelförmig ausgebildet. Innerhalb des Kolbens 1 ist ein Strömungsglätter 2 zum Glätten der Strömung angeordnet. Der Strömungsglätter 2 ist im Bereich der Erweiterung 14 angeordnet und weist eine Negativform der Innenkontur des Kolbens 1 auf. Der Strömungsglätter 2 liegt mit dessen Au ßenumfangsf läche an der Innenumfangsfläche des Kolben 1 an. Der Strömungsglätter 2 weist in einem ersten Teil den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des ersten Abschnitts 1 1 des Kolbens 1 auf und in einem zweiten Teil den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 12 des Kolbens 1 . Der Strömungsglätter 2 ragt mit dem ersten Teil in den ersten Abschnitt 1 1 hinein und weist in diesem Teil zwischen 10 bis 90%, bevorzugt 25% bis 60%, der Länge des Abschnitts 1 1 auf, in dieser Ausführungsform 45% der Länge des Abschnitts 1 1 . Der zweite Teil des Kolbens 1 weist denselben Durchmesser wie der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts 12 auf und ragt ebenfalls in den zweiten Abschnitt 12 des Kolbens 1 hinein. Der zweite Teil des Strömungsglätters 2 weist eine Länge von 10 bis 90%, bevorzugt 25% bis 60%, der Länge des zweiten Abschnitts 12 des Kolbens auf, bei dieser Ausführungsform 50% der Länge des Abschnitts 12 des Kolbens. Fig. 1 shows a sectional view of a pressure regulator 10 according to the invention, wherein the section through the axis of the piston 1 is guided. On the high-pressure side 5 flows a medium in natural gas-powered vehicles natural gas, in the pressure regulator 10 and a throttle gap 7 in a piston 1 of the pressure regulator 10 a. The piston 1 of the pressure regulator 10 has on the high pressure side 5 proximate end 13 a first hollow cylindrical portion 1 1. The first portion 1 1 expands in an extension 14 to a second hollow cylindrical portion 12. The inner diameter of the first portion 1 1 is less than the inner diameter of the second portion 12 and the extension 14 is conical or conical. Within the piston 1, a flow straightener 2 is arranged for smoothing the flow. The flow straightener 2 is arranged in the region of the extension 14 and has a negative shape of the inner contour of the piston 1. The flow smoother 2 rests with its outer surface on the inner circumferential surface of the piston 1. The flow smoother 2 has in a first part the same diameter as the inner diameter of the first portion 1 1 of the piston 1 and in a second part the same diameter as the inner diameter of the second portion 12 of the piston first The flow straightener 2 protrudes with the first part in the first section 1 1 and points in this part between 10 to 90%, preferably 25% to 60%, the length of the section 1 1, in this embodiment, 45% of the length of the section 1 1. The second part of the piston 1 has the same diameter as the inner diameter of the second portion 12 and also protrudes into the second portion 12 of the piston 1 inside. The second part of the Strömungsglätters 2 has a length of 10 to 90%, preferably 25% to 60%, of the length of the second portion 12 of the piston, in this embodiment, 50% of the length of the portion 12 of the piston.
Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Druckreglers 10, wobei der Kolben 1 vergrößert dargestellt ist. Der Strömungsglätter 2 ist innerhalb des Kolbens 1 angeordnet und wird mit einem Sicherungsmittel, bei dieser Ausführungsform ein Sicherungsring 3, zwischen der Erweiterung 14 und dem Sicherungsring 3 im zweiten Abschnitt 12 des Kolbens 1 gegen ein Verrutschen lagegesichert. Fig. 2 shows a detailed view of the pressure regulator 10, wherein the piston 1 is shown enlarged. The flow straightener 2 is disposed within the piston 1 and is secured in position with a securing means, in this embodiment, a locking ring 3, between the extension 14 and the locking ring 3 in the second portion 12 of the piston 1 against slipping.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht des Kolbens 1 mit eingesetztem Strömungsglätter 2. Der Kolben 1 ist rotationssymmetrisch ausgebildet und weist wie zu Fig. 1 beschrieben einen ersten hohlzylindrischen Abschnitt 1 1 und einen zweiten hohlzylindrischen Abschnitt 12 auf. Der erste hohlzylindrische Abschnitt 1 1 erweitert sich in einer Erweiterung 14 konisch und gleichmäßig in den hohlzylindrischen zweiten Abschnitt 12 des Kolbens 1 . Der Strömungsglätter 2 besteht aus einem Drahtgeflecht und weist ein System von Kanälen auf, das den Strömungsglätter 2 vollständig durchsetzt, wobei der in den ersten Abschnitt 1 1 des Kolbens 1 ragende erste Teil mit dem Ende des in den zweiten Abschnitt 12 des Kolbens 1 ragenden zweiten Teil des Strömungsglätters 2 fluidtechnisch verbunden ist. Fig. 3 shows a sectional view of the piston 1 with inserted flow straightener 2. The piston 1 is rotationally symmetrical and has as described in FIG. 1, a first hollow cylindrical portion 1 1 and a second hollow cylindrical portion 12. The first hollow cylindrical section 1 1 widens conically and uniformly in an extension 14 into the hollow cylindrical second section 12 of the piston 1. The flow straightener 2 consists of a wire mesh and has a system of channels, which passes through the flow straightener 2 completely, wherein the protruding into the first section 1 1 of the piston 1 first part with the end of the projecting into the second portion 12 of the piston 1 second Part of the Strömungsglätters 2 fluidly connected.
Das zu regelnde Medium strömt mit einem hohen Druck, beispielsweise Erdgas, aus einem Tank mit bis zu 260 bar Druck in die Hochdruckseite des Druckreglers 10 ein. Das Medium fließt über den Drosselspalt 7 in den Kolben 1 ein, wobei es am Drosselspalt 7 vom Hochdruck auf einen Regeldruck, bzw. Mitteldruck, bei Erdgas 20 ±5bar reduziert wird. Bei der Expansion bzw. Entspannung des Mediums am Drosselspalt 7 wird das Medium aufgrund des Joule-Thomson-Effekts stark abgekühlt und durch die Drosselung entsteht am ersten Ende 13 bzw. im Abschnitt 1 1 des Kolbens 1 eine turbulente Strömung, die sich im ersten Abschnitt 1 1 des Kolbens ausbreitet. Der Kolben 1 1 ist mittels einer Spiralfeder 8 vorgespannt, die zwischen dem Gehäuse des Druckreglers 10 und einem Absatz des Kolbens 1 wirkt. Das Medium strömt bei dem erfindungsgemäßen Druckregler 10 auf den Strömungsglätter 2 auf, der den inneren Querschnitt des ersten Abschnitts 1 1 vollständig umspannt bzw. verschließt. Der Strömungsglätter 2 weist ein System von Kanälen auf, die diesen vollständig durchsetzen, wodurch das Medium an der in den ersten Abschnitt 1 1 ragenden Seite des Strömungsglätters 2 in den Strömungsglätter 2 einströmt und entlang der Kanäle von dem ersten Abschnitt 1 1 des Kolbens 1 zum zweiten Abschnitt 12 des Kolbens 1 in die Niederdruckseite 6 des Druckreglers 10 ausströmt. Durch den Durchtritt des Mediums durch den Strömungsglätter 2 bzw. dessen System von Kanälen wird eine Verzögerung der Strömungsgeschwindigkeit bzw. eine Dissipation der Strömungsenergie des Mediums erreicht, wodurch die im ersten Abschnitt 1 1 des Kolbens 1 vorhandene turbulente Strömung in eine gleichmäßige laminare Strömung innerhalb des Strömungsglätters 2 bzw. des zweiten Abschnitts 12 des Kolbens 1 umgewandelt wird. Die akustischen Auffälligkeiten werden durch die Glättung der Strömung unterdrückt, wobei weiters eine durch den Joule-Thomson-Effekt bewirkte Abkühlung in der gleichmäßigen laminaren Strömung besser kompensiert wird und ein dadurch bewirktes Temperaturgefälle besser ausgeglichen werden kann. Der Strömungsglätter 2 besteht bei einer Ausführungsform der Erfindung aus einem Drahtgewebe aus Stahl. Bei der Herstellung des Strömungsglätters 2 wird bei dieser Ausführungsform zuerst ein Drahtgewebe hergestellt, das händisch oder maschinell vorgeformt wird und danach in einem Werkzeug, aus dem die Negativkontur des zu erzeugenden Strömungsglätters 2 gefräst wurde, eingepresst und in die endgültige Form gebracht wird. Zuletzt werden dann noch die zusammenliegenden Drahtenden verschweißt. Alternativ kann der Strömungsglätter 2 auch aus einem porösem Material hergestellt werden, wobei die Porosität des Werkstoffes, vorzugsweise zwischen 1 und 400 μηι liegt. The medium to be controlled flows with a high pressure, for example natural gas, from a tank with up to 260 bar pressure into the high-pressure side of the pressure regulator 10. The medium flows through the throttle gap 7 in the piston 1, wherein it is reduced at the throttle gap 7 from the high pressure to a control pressure, or medium pressure, with natural gas 20 ± 5bar. During the expansion or expansion of the medium at the throttle gap 7, the medium is strongly cooled due to the Joule-Thomson effect and the throttling causes at the first end 13 and in the section 1 1 of the piston 1, a turbulent flow, resulting in the first section 1 1 of the piston propagates. The piston 1 1 is biased by a coil spring 8, which acts between the housing of the pressure regulator 10 and a shoulder of the piston 1. The medium flows in the pressure regulator 10 according to the invention on the flow straightener 2, which completely spans or closes the inner cross section of the first portion 1 1. The flow straightener 2 has a system of channels that pass through it completely, whereby the medium at the in the first section 1 1 projecting side of the Strömungsglätters 2 flows into the Strömungsglätter 2 and flows along the channels from the first portion 1 1 of the piston 1 to the second portion 12 of the piston 1 in the low pressure side 6 of the pressure regulator 10. Through the passage of the medium through the flow straightener 2 or its system of channels, a delay of the flow velocity or a dissipation of the flow energy of the medium is achieved, whereby the present in the first section 1 1 of the piston 1 turbulent flow in a uniform laminar flow within the Flow smoother 2 and the second portion 12 of the piston 1 is converted. The acoustic conspicuities are suppressed by the smoothing of the flow, and further a cooling caused by the Joule-Thomson effect in the uniform laminar flow is better compensated and a temperature gradient caused thereby can be better compensated. The flow straightener 2 consists in one embodiment of the invention of a wire mesh made of steel. In the production of the flow smoother 2, a wire mesh is first produced in this embodiment, which is preformed by hand or by machine and then pressed in a tool from which the negative contour of the flow smoother 2 to be produced has been milled and brought into the final shape. Finally, the wire ends are then welded together. Alternatively, the flow straightener 2 can also be made of a porous material, wherein the porosity of the material, preferably between 1 and 400 μηι lies.
Für den Strömungslätter 2 sind vor allem Materialien mit einer guten thermischen Leitfähigkeit besonders geeignet. Besondere Materialien sind dabei metallische Werkstoffe, z.B. Stahl, oder Sintermaterialien, ebenso ist ein Strömungsglätter 2 bestehend aus einem Kunststoff wie z.B. einem Thermoplast möglich. For the flow blades 2, especially materials with a good thermal conductivity are particularly suitable. Particular materials are metallic materials, e.g. Steel, or sintered materials, as well as a flow straightener 2 consisting of a plastic such. a thermoplastic possible.
Erfindungsgemäß finden die Druckregler der vorliegenden Erfindung Verwendung in erdgasgetriebenen Fahrzeugen, wobei das im Druckregler strömende Medium Erdgas bzw. Methan ist. Bevorzugt werden diese Druckregler als elektronisch Druckregler ausgebildet. According to the invention, the pressure regulators of the present invention are used in natural gas-powered vehicles, the medium flowing in the pressure regulator being natural gas or methane. These pressure regulators are preferably designed as electronic pressure regulators.

Claims

Patentansprüche: claims:
1 . Druckregler, insbesondere elektronischer Druckregler, insbesondere für Erdgas getriebene Fahrzeuge, umfassend einen zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite angeordneten Kolben (1 ) in dem eine Medium von der Hochdruckseite (5) zur Niederdruckseite (6) strömt, 1 . Pressure regulator, in particular electronic pressure regulator, in particular for vehicles driven by natural gas, comprising a piston (1) arranged between the high-pressure side and the low-pressure side, in which a medium flows from the high-pressure side (5) to the low-pressure side (6),
dadurch gekennzeichnet, dass im Kolben (1 ) ein Strömungsglätter (2) zum Glätten der Strömung angeordnet ist, wobei der Strömungsglätter (2) ein System von Kanälen aufweist, wobei das System von Kanälen zumindest einen durchgehenden Kanal ausbildet der denn Strömungsglätter (2) vollständig durchsetzt und die Hochdruckseite (5) des Druckreglers (10) mit der Niederdruckseite (6) strömungstechnisch verbindet. characterized in that in the piston (1) a flow straightener (2) for smoothing the flow is arranged, wherein the flow straightener (2) comprises a system of channels, wherein the system of channels at least one continuous channel forms the then flow straightener (2) completely passes through and the high pressure side (5) of the pressure regulator (10) with the low pressure side (6) fluidly connects.
2. Druckregler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (1 ) einen der Hochdruckseite des Druckreglers (10) zugewandten ersten hohlzylindrischen Abschnitt (1 1 ) aufweist, der sich an einem Ende, insbesondere konisch, in einen zweiten hohlzylindrischen Abschnitt (12) erweitert, wobei der Innendurchmesser des ersten Abschnitts (1 1 ) geringer als der Innendurchmesser des zweiten Abschnitts (12) ist. 2. Pressure regulator according to claim 1, characterized in that the piston (1) has a high pressure side of the pressure regulator (10) facing the first hollow cylindrical portion (1 1), which at one end, in particular conically, in a second hollow cylindrical portion (12 ), wherein the inner diameter of the first portion (1 1) is smaller than the inner diameter of the second portion (12).
3. Druckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsglätter (2) im Bereich der Erweiterung (14) des Kolbens (1 ) angeordnet ist und sich vorzugsweise über die gesamte Erweiterung (14) und/oder in den ersten Abschnitt (1 1 ) des Kolbens (1 ) erstreckt. 3. Pressure regulator according to claim 2, characterized in that the flow straightener (2) in the region of the extension (14) of the piston (1) is arranged and preferably over the entire extension (14) and / or in the first section (1 ) of the piston (1).
4. Druckregler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsglätter (2) gegengleich der Innenkontur des Kolben (1 ) ausgebildet ist und insbesondere zwischen 10% bis 90%, bevorzugt 25% bis 60%, der Länge des ersten Abschnitts (1 1 ) in diesen hineinragt und/oder zwischen 10% bis 90%, bevorzugt 25% bis 60%, der Länge des zweiten Abschnitts (12) in diesen hineinragt. 4. Pressure regulator according to claim 2 or 3, characterized in that the flow straightener (2) opposite to the inner contour of the piston (1) is formed and in particular between 10% to 90%, preferably 25% to 60%, of the length of the first section ( 1 1) protrudes into these and / or between 10% to 90%, preferably 25% to 60%, the length of the second portion (12) protrudes into this.
5. Druckregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Strömungsglätters (2) an der Innenumfangsfläche des Kolben (1 ) anliegt. 5. Pressure regulator according to one of the preceding claims, characterized in that the outer surface of the Strömungsglätters (2) on the inner peripheral surface of the piston (1).
6. Druckregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsglätter (2) aus einem porösen Material oder einem Drahtgeflecht besteht. 6. Pressure regulator according to one of the preceding claims, characterized in that the flow straightener (2) consists of a porous material or a wire mesh.
7. Druckregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsglätter (2) eine Porosität zwischen 1 und 400 μηι Porengröße aufweist. 7. Pressure regulator according to one of the preceding claims, characterized in that the flow straightener (2) has a porosity between 1 and 400 μηι pore size.
8. Druckregler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsglätter (2) im Kolben (1 ) mit zumindest einem Sicherungsmittel, insbesondere einem Sicherungsring (3), gegen eine Lageveränderung gesichert ist. 8. Pressure regulator according to one of the preceding claims, characterized in that the flow straightener (2) in the piston (1) with at least one securing means, in particular a securing ring (3), is secured against a change in position.
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