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Gasventil Die Erfindung betrifft ein Gasventil, das mittels eines temperaturabhängigen, durch Fremdenergie aufgeheizten Schaltmittels gesteuert wird und bei erwärmtem Schaltmittel geöffnet ist.
Die bisher bekannten Ausführungen solcher Ventile haben den Nachteil, dass sie verhältnismässig langsam ansprechen. Die Ansprechgeschwindigkeit ist von der Leistung abhängig, die dem Schaltmittel zui gefuhrt wird. Diese Leistung ist jedoch dadurch begrenzt, dass sie während des Betriebes, d. h. während das aufgeheizte Schaltmittel das Ventil offen oder geschlossen hält, durch Wärmeleitung an die Umgebung abgeführt werden muss, ohne dass dabei das Schaltmittel selbst überhitzt wird.
Weiterhin haben die bisher bekannten Konstruktionen, bei denen das Schaltmittel ausserhalb des Strömungsmediums angeordnet ist, den Nachteil, dass die zum Aufheizen und Offenhalten oder Geschlossenhalten benötigte Energie an die Umgebung abgeführt wird und somit verloren ist.
Diese Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch beseitigt, dass das zum Öffnen und Offenhalten des Ventils aufzuheizende Schaltmittel derart wärmeaustauschfähig im Strömungsweg des unverbranntenGases liegt, dass es bei geöffnetem Ventil gekühlt wird.
Da das Schaltmittel dann, wenn das Ventil geöffnet ist, von dem vorbeifliessenden Medium gekühlt wird, kann die Heizleistung zur Erwärmung des Schaltmittels gross bemessen werden, ohne dass deshalb eine Überhitzung befürchtet werden müsste. Dadurch, dass bei geschlossener Ventilstellung das Schaltmittel nicht so stark gekühlt wird, weil das umgebende Medium sich nicht bewegt und darum die Wärme- übergangszahl gering ist, wirkt sich die hohe Heizleistung dann voll zur Erhitzung des Schaltmittels aus.
Dadurch wird eine wesentlich kleinere Ein- und Ausschaltzeit erzielt.
Weiterhin wird durch die Anordnung des Schaltmittels in dem strömenden Medium die zu seiner Erhitzung zugeführte Wärme nicht an die Umgebung abgeführt, sondern sie dient zur Erhöhung der Temperatur des Mediums. Da die Konstruktion vorzugsweise für brennbare Medien gedacht ist, kommt diese Temperaturerhöhung direkt dem von dem brennbaren Medium anschliessend erzeugten Heizvorgang zugute, wird also wieder ausgenützt.
Die Heizenergie kann dem Schaltmittel vorteilhaft in Form von elektrischer Energie zugeführt werden ; aber auch andere Energieformen sind zur Erwärmung des Schaltmittels anwendbar. Das Schaltmittel kann nun seinerseits gegebenenfalls durch einen Thermostaten gesteuert werden. Die das Schaltmittel erwärmende Fremdenergie kann auch durch andere Mittel mit dem Zweck beeinflusst werden, das Ventil im Öffnungs- oder Schliesssinne zu betätigen.
Die Temperatur des durch das Ventil geschalteten Gasstromes wirkt sich natürlich im gewissen Masse auf die Arbeitsweise des thermischen Schaltmittels aus. Jedoch kann dieser Einfluss gering gehalten werden, da die zum Schalten zugeführte Leistung gross ist.
Das erfindungsgemässe Gasventil erweist sich von besonderem Vorteil in seiner Anwendung als Sicherheitsventil für brennbare Gase. Die Heizung des Schaltmittels und eine Zündvorrichtung für das Gas liegen dann im selben elektrischen Stromkreis.
Das Schaltmittel kann vorteilhaft ein Bimetallstreifen sein. Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal kann es auch aus einem Membrangehäuse bestehen, das mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium gefüllt ist, welches sich und damit das Gehäuse bei Erwärmung ausdehnt. Dabei ist vorzugsweise die Heizleitung durch das Medium in dem Gehäuse hindurchgeführt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Gasventils dargestellt. Es
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findung nebst dem Schaltbild und Fig. 5 eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.
In sämtlichen Figuren sind die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Bei der Ausführung nach Fig. 1 und 2 sitzt in dem Ventilgehäuse 1 axial verschiebbar der Ventilver- schluss 2, dessen Schaft 3 eine Schnappfeder 4 trägt, die gleichzeitig zur Führung dient. Diese Schnapp- feder ist mit ihrem Umfang fest im Gehäuse 1 gelagert. Mit dem Ventilschaft 3 ist ein Schaltmittel ver- bunden, das als Bimetallstreifen 5 ausgebildet ist. Dieser Bimetallstreifen 5 sitzt an einem Arm 6, der einen Schraubenschaft 7 besitzt, mit dem er am Gehäuse 1 befestigt ist. In der Rückwand 8 des Gehäuses 1 sitzt eine Stellschraube 9, die der Begrenzung des Hubes des Ventilverschlusses 2 dient.
Der Bimetallstreifen 5 ist z. B. über einen Draht 10 elektrisch leitend mit einer im Gehäuse l sitzen- den Klemmschraube 11 verbunden, an die die Zündvorrichtung 12 angeschlossen ist, die in der Leitung 13 des elektrischen Stromkreises eines Transformators 14 liegt. Diese Leitung 13 ist ausserdem an die Klemm- schraube 11 angeschlossen.
Die Ausführung nach Fig. 3 entspricht weitgehend der nach Fig. 1, nur dass am Ende des Ventilschaf- tes 3 statt des Bimetallstreifens 5 ein Membrangehäuse 15 sitzt, das mit einem flüssigen oder gasförmi- gen, durch die Wärme ausdehnbaren und die Kälte zusammenziehbaren Mittel gefüllt ist. Ausserdem geht durch dieses Membrangehäuse der Verbindungsdraht 16 von der Klemmschraube 11 zur Schraube 7. Er dient zum Erwärmen des in dem Membrangehäuse enthaltenen Mittels. Ferner liegt der Ventilkörper 2, in
Strömungsrichtung gesehen, nicht wie bei Fig. 1 vor, sondern hinter dem Ventilsitz.
Bei eingeschaltetem Transformator 14 fliesst der Strom von der Klemmschraube 11 über den Draht 10 bzw. 16 und das Schaltmittel zur Klemmschraube 7 bzw. umgekehrt. Dadurch findet die Erwärmung des
Bimetallstreifens 5 bzw. des in dem Membrangehäuse 15 befindlichen Mittels statt. Infolge dieser Er- wärmung biegt sich der Bimetallstreifen 5 in Richtung des Pfeiles C bzw. dehnt sich das Membrangehäu- se 15 aus, u. zw. verlagert sich seine vordere Seite in Richtung des Pfeiles D. Durch diese Bewegungen werden die Ventilverschlüsse 2 von den Ventilsitzen abgehoben, so dass der in Pfeilrichtung E zuströmende
Brennstoff in Pfeilrichtung F das Ventilgehäuse verlässt und aus der Düse 17 ausströmt, die lösbar mit dem
Ventilgehäuse 1 verbunden, beispielsweise in dasselbe eingeschraubt ist.
Dieser austretende Brennstoff- strahl wird durch die Zündvorrichtung 12 gezündet.
Ehe der vorstehend beschriebene Öffnungsvorgang einsetzt, wird durch die Bewegung des Bimetall- streifens 5 bzw. die Ausdehnung des Membrangehäuses 15 die Schnappfeder 4 gespannt. Übersteigt diese
Spannung eine gewisse Grösse, dann biegt sich die Schnappfeder durch, wodurch der Ventilkörper 2 ruck- artig von seinem Sitz gehoben wird. Der nunmehr durch das Ventil strömende Brennstoff kühlt den Bime- tallstreifen 5 bzw. das Membrangehäuse 15. Die Abkühlung erfolgt so weit, dass die Halteenergie des Bi- metallstreifens 5 bzw. des Membrangehäuses 15 gerade noch ausreicht, um den Ventilverschluss 2 geöff- net zu halten.
Wird die Zündvorrichtung 12 abgeschaltet, dann dauert es nur noch einige Sekunden, bis der Temperaturabfall in dem Bimetallstreifen 5 bzw. dem Membrangehäuse 15 so gross ist, dass jetzt die
Schnappfeder 4 in ihre Ausgangsstellung zurückschnappt, wodurch der Ventilverschluss 2 ruckartig auf sei- nen Sitz gedrückt wird.
Die Arbeitsweise des Ventiles kann mit Hilfe der Klemmschrauben 7,11 geregelt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungen beschränkt. So kann z. B. die Schnappfeder 4 fehlen. In diesem Falle erfolgt kein ruckartiges, sondern ein allmähliches Öffnen des
Ventiles. Ferner kann Vorsorge getroffen werden, dass das Schaltmittel, d. h. der Bimetallstreifen oder das Membrangehäuse, bei geschlossenem Ventilverschluss 2 nicht von dem Brennstoff umgeben ist. So kann z. B. die Mündung des Einströmstutzens in den Ausströmstutzen des Gehäuses 1 mit einem Ventilverschluss versehen sein, der erst dann öffnet, wenn der Ventilverschluss 2 geöffnet wird. In diesem Falle liegt dann das Schaltmittel nicht mehr im Einströmstutzen.
Es ist auch möglich, den Öffnungsvorgang des Ventiles bis zum Schnappvorgang der Feder zu verzö- gern. Zu diesem Zweck kann die Anordnung so getroffen werden, dass der Ventilteller 2 nicht starr mit der Schnappfeder 4 verbunden ist, sondern zwischen Ventilteller 2 und Feder 4 eine Schalttoleranz vor- handen ist, beispielsweise dadurch, dass der Ventilschaft 3 in einer Muffe 18 endet, in der der Ventil- telleransatz 19 begrenzt hin-und herschiebbar angeordnet ist, wobei der Teller durch eine Druckfeder 20 in seiner Stellung gehalten wird, die den Ventilteller möglichst weit vom Schaft hält. Auf diese Weise wird ein zusätzlicher Einlass vom Verzögerungsrelais hinfällig.