<Desc/Clms Page number 1>
Elektromagnetisch gesteuertes Ventil
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromagnetisch gesteuertes Ventil mit einer Ventilspindel, deren Verlängerung mehrere, durch nichtmagnetische Zwischenstücke verbundene Magnetanker trägt, denen entsprechend viele, voneinander unabhängige Magnetspulen zugeordnet sind, die einen zumindest ihrer Höhe entsprechenden Abstand voneinander haben, und wobei das Magnetfeld der inneren Spule allein wirksam werden kann, wobei ferner jeder dem vorausgehenden inneren Magnetanker folgende äussere Magnetanker eine um die vorgegebene jeweilige Hubhöhe des Ventils entsprechend verringerte Länge hat, und dass der äussere Magnetanker unter Berücksichtigung der besagten Verkürzung des oder der vorausgehenden inneren Magnetanker alsdann noch die Länge oder nahezu die Länge des im zugeordneten Magnetfeldes hat nach dem Stammpatent Nr. 226488.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Ventile der beschriebenen Art zu verbessern, insbesondere ein Mehrstufenventil zu schaffen, das in der ersten Schaltstufe rasch, in jeder andern Schaltstufe jedoch kontinuierlich und langsam öffnet.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Stromkreise jeder der dem Ventil zugekehrten Magnetspule folgenden Magnetspulen unter jedesmaligerZwischenschaltung eines NTC (Negative Temperature Coefficient)-Widerstandes einander parallelgeschaltet sind, der Stromkreis der dem Ventil zugekehrten Magnetspule jedoch unmittelbar an das Netz angeschlossen ist, und dass auch die Stromkreise der beiden inneren Magnetspulen parallelgeschaltet sind.
Um das durch die Netzfrequenz bedingte Brummen von mit Wechselstrom erregten Magneten zu unterbinden, ist als weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, dass in den Eingang zu allen Stromkreisen der Magnetspulen ein Gleichrichter geschaltet ist.
Eine weitere erfindungsgemässe Ausgestaltung eines solchen elektromagnetisch gesteuerten Ventils besteht darin, dass zwischen dem Ventilgehäuse-Oberteil und der dem Ventilsitz abgekehrten Seite des
EMI1.1
Ventilsitz wegbewegenden bewegten Ventil- und Magnetteile zu verringern.
An sich ist die Verwendung von NTC-Widerständen in der Elektrotechnik seit langem bekannt. Es wurde auch schon vorgeschlagen, zur Steuerung von einstufigen Magnetventilen mit einem Tauchanker einen NTC-Widerstand zu verwenden. Bei einem solchen einstufigen Tauchankermagnetventil kommt ein langsames Öffnen des Ventils kaum zur Auswirkung, da der ruhende Gasdruck auf dem Ventilsitz ein langsames Öffnen nicht zulässt. Erst wenn der Widerstandswert des in den Kreis der Magnetspule geschalteten NTC-Widerstandes infolge Erwärmung durch den durch ihn fliessenden Strom so weit abgefallen ist, dass die Magnetspule nahezu voll erregt wird, öffnet das Ventil plötzlich. Der gewollte Effekt wird also nicht oder nur ganz unvollkommen erreicht.
Demgegenüber wird beim Erfindungsgegenstand die erste Stufe eines Mehrstufenventiles direkt an Spannung gelegt. Das Ventil öffnet gegen den Gas- und allfälligen Federdruck und führt einen, durch. das Magnetfeld der Spule begrenzten Hub aus. Durch das nunmehr zum Teil geöffnete Ventil tritt ein annähernder Druckausgleich in den Räumen vor und hinter dem Ventilsitz ein, worauf-weil der Ventilteller vom Gasdruck entlastet ist-dann das weitere jedoch langsame Öffnen der übrigen Stufen unter Ausnützung
<Desc/Clms Page number 2>
der NTC-Widerstände stattfinden kann.
Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder, u. zw. zeigt die Figur ein im Vertikalquerschnitt schematisch dargestelltes, für zwei Zwischenschaltstellungen verwendbares, elektromagnetisch gesteuertes Ventil in maximaler Offenstellung mit dem zugehörigen Schaltschema.
In der Figur bedeuten 1 ein Ventilgehäuse, 2 einen Ventilteller, 3 dessen Ventilsitz mit einem Ventildurchgang 3'und 4 eine mit dem Ventilgehäuse 1 verbundene mediumdichte Hülse. Die Hülse 4, die aus unmagnetischem Material bestehen muss, umhüllt die mit dem Ventilteller 2 und die miteinander über Zwischenstücke 7', 7", 7'" verbundenen Magnetanker 6', 6", 6'". Auf der dem Ventilsitz 2 zugekehrten Seite des Ventiltellers 2 sitzen an diesem zwei Ansätze 8 und 9. Der Ansatz 8 ist im Querschnitt grösser als der Ansatz 9 ; in ihrer axialen Höhe sind beide Ansätze einander gleich und entsprechen damit den vorgegebenen, hier also gleich gross gewählten Hubhöhen der Zwischenschaltstufen.
Zwischen dem Oberteil des Ventilgehäuses l und der dem Ventilsitz 3 abgekehrten Seite desVentiltellers 2 ist ein Belastungsmittel, z. B. eine Feder 27, angeordnet. Mit 10', 10'', 10''' sind drei voneinander unabhängige, axialübereinanderliegende Spulen gleicher Höhe bezeichnet, deren Wicklung symbolisch angedeutet wurde. Abstandshülsen 11, 12 aus nichtmagnetischem Material sind zwischen die Spulen 10', 10'',10''' eingefügt
EMI2.1
magnetischem Material eingelegt. Sämtliche Spulen samt Kraftschlussscheiben werden aussen von einem Rohrstück 16 umgeben, welches ebenfalls aus magnetischem Material besteht.
Die Höhen der einzelnen Magnetanker 6', 6", 6'" und die der zwischen diesen liegenden Zwischenstücke 7'',7''' sind gemäss der im Stammpatent enthaltenen Regel so gewählt, dass jeder Magnetanker das ihm zugeordnete, von den Spulen 10', 10", 10'" erzeugte Magnetfeld kurzschliesst, ohne dieses beim Zu-oder Abschalten weiterer Schaltstufen zu verlassen.
Die elektrische Schaltung zur Betätigung dieses Mehrstufenventils ist folgendermassen aufgebaut : Ein Gleichrichter 21 ist über einen Hauptschalter 22 an das Netz anschaltbar, wobei die dem Ventilsitz 3 am nächsten liegende Magnetspule 10'direkt an den Gleichstromausgang des Gleichrichters 21 angeschlossen ist. Parallel zu dieser Spule 10'ist ein Stromkreis geschaltet, der in Serie den Ruhekontakt 24-25 eines Thermostaten 23, einen NTC-Widerstand 20 und die Spule 10" für die zweite Schaltstufe des Ventils enthält. Parallel zu der letzteren Spule 10" ist ein weiterer Stromkreis geschaltet, der in Serie den Ruhekontakt 24'-25'eines weiteren Thermostaten 23', einen weiteren NTC-Widerstand 20'und d'e Spule 10'" für die dritte Schaltstufe des Ventils enthält.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun die folgende : Wird der Hauptschalter 22 geschlossen, so wird zunächst die Spule 10'voll erregt, wodurch das Ventil gegen den Gasdruck und gegen den Druck der den Ventilteller 2 belastenden Feder 27 soweit geöffnet wird, dass der Ansatz 8 nach in den Ventildurchgang 3' hineinragt. Dieser erste Teilhub des Ventils erfolgt sofort und ist durch das Magnetfeld der Spule 10'begrenzt. In dem Raum vor und hinter dem Ventil wird somit sehr schnell ein annähernder Druckausgieich hergestellt, und der Ventilteller damit vom Gasdruck entlastet.
Gleichzeitig mit dem Einschalten des Hauptschalters 22 beginnt auch zunächst im Stromkreis der zweiten und später in dem der dritten Schaltstufe ein-infolge des hohen Kaltwiderstandes der in diesen Stromkreisen liegenden NTC-Widerstände 20, 20' - anfangs noch sehr schwacher Strom zu fliessen, der den NTC-Widerstand 20 und alsdann den NTC-Widerstand 20'allmählich erwärmt. Wie aus dem Schaltschema ersichtlich ist, fliesst durch den im Stromkreis der zweiten Schaltstufe liegenden NTC-Widerstand 20 sowohl der durch die Spule 10" dieser Schtstufe als auch der durch die Spule 10''' der dritten Schaltstufe @liessende Strom.
Durch den im Stromkreis der dritten Schaltstufe liegenden NTC-Widerstand 20'fliesst dagegen nur der durch die Spule 10''' dieser Schaltstufe fliessende Strom. Durch die höhere Strombelastung erwärmt sich der NTC-Widerstand 20
EMI2.2
Infolge des durch die Erwärmung sich kontinuierlichfeld hineingezogen werden, u. zw. langsam und kontinuierlich. Der beschriebene kontinuierliche Öffnungsvorgang vollzieht sich zufolge der rascheren Erwärmung des NTC-Widerstandes 20 zuerst in der zweiten Schaltstufe und darauffolgend in der dritten Schaltstufe.
Während in der ersten Schaltstufe die durch das öffnende Ventil fliessende Durchflussmenge bestimmt wird durch die Abmessungen des in den Ventildurchgang hineinragenden Ventiltelleransatzes 8, wird die Durchflussmenge in der zweiten Schaltstufe bestimmt durch die Abmessung des in den Ventildurchgang allein noch hineinragenden Ventiltelleransatzes 9. In der letzten Schaltstufe ist der Ventildurchgang nicht mehr gedrosselt, so dass das zu regelnde Medium ungehindert durch ihn hindurchfliessen kann.
<Desc/Clms Page number 3>
Die zwischen dem Ventilgehäuse-Oberteil und der dem Ventilsitz abgekehrten Seite des Ventiltellers angeordnete Feder 27 bezweckt ausser einer Ventiltellerbelastung auch die Massenbeschleunigung der sich vom Ventilsitz wegbewegenden bewegten Ventil- und Magnetteile zu verringern.
Ist die als maximal zulässig erachtete Raumtemperatur in der gasbeheizten Feuerstätte erreicht, die
Anheizperiode also beendet, dann schaltet der Thermostat 231 die Spule 10111 ab und der Ventilteller wird, verstärkt durch die Wirkung der Feder 27, so weit abfallen, dass der Ventiltelleransatz 9 wieder in den Ventildurchgang hineinragt. In dieser Stellung wird der Ventilteller bleiben, weil nun wieder das Magnetfeld der Spule 10" den Anker 6" festhält. Fällt dennoch die Raumtemperatur nicht, so schaltet auch der Thermostat 23 die Spule 10" noch ab. Der Ventildurchgang wird nunmehr durch den in ihn hineinragenden Ansatz 8 noch weiter verengt, die Gaszufuhr wird demzufolge erneut gedrosselt.
Beim Unterschreiten des unteren Temperatursollwertes wird über den Thermostaten 23 der die Spule 10" beherrschende Stromkreis wieder geschlossen und der Anker 6" erneut in diesen hineingezogen, also angehoben. Der Ventildurchgang wird demzufolge wieder weiter vergrössert, weil nur noch der Ansatz 9 in ihn hineinragt. In Kenntnis dieser Vorgänge ist es erklärbar, dass der eigentliche Regelvorgang nur noch zwischen den beiden Zwischenschaltstufen erfolgt. Damit ist ein wesentlich ruhigeres Arbeiten sowohl des Ventils als auch der gesamten Gasfeuerstätte gewährleistet.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So könnten noch weitere Schaltstufen eingefügt werden, oder es könnte auch eine Schaltstufe entfallen. Auch könnten die einzelnen Hubhöhen voneinander verschieden sein. Dies würde allerdings eine Änderung der Abmessungen, insbesondere der Höhe der Ventiltelleransätze, der Magnetanker und der Spulen bedingen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromagnetisch gesteuertes Ventil mit einer Ventilspindel, deren Verlängerung mehrere, durch nichtmagnetische Zwischenstücke verbundene Magnetanker trägt, denen entsprechend viele, voneinander unabhängige Magnetspulen zugeordnet sind, die einen zumindest ihrer Höhe entsprechenden Abstand voneinander haben, und wobei das Magnetfeld der inneren Spule allein wirksam werden kann, wobei ferner jeder dem vorausgehenden inneren Magnetanker folgende äussere Magnetanker eine um die vorgegebene jeweilige Hubhöhe des Ventils entsprechend verringerte Länge hat, und dass der äussere Magnetanker unter Berücksichtigung der besagten Verkürzung des oder der vorausgehenden inneren Magnetanker alsdann noch die Länge oder nahezu die Länge des ihm zugeordneten Magnetfeldes hat nach dem Stammpatent Nr.
226488, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromkreise jeder der dem Vent (2, 3) zugekehrten Magnetspule (10') folgenden Magnetspulen (10", 10111) unter jedesmaliger Zwischenschaltung eines NTC- Widerstandes (20, 20') einander parallelgeschaltet sind, der Stromkreis der dem Ventil (2,3) zugekehrten Magnetspule (101) jedoch unmittelbar an das Netz angeschlossen ist, und dass auch die Stromkreise der
EMI3.1