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Gasventil, insbesondere für Gas-Wassererhitzer
Die Erfindung betrifft ein Gasventil, insbesondere für Gas-Wassererhitzer, mit einem zwischen Sitzbohrung und Schleppkolben angeordneten Ringspalt, einer denselben während des Hubanfanges absperrenden Dichtung sowie mit einer Durchtrittsöffnung für die Durchzündgaszufuhr.
Solche Gasventile werden dem Hauptbrenner im Gasweg vorgeschaltet und haben die Aufgabe, bei
Beginn des Freigebens des Gasweges die durchströmende Gasmenge derart zu regeln, dass zuerst nur eine sogenannte Durchzündgasmenge durchströmen und zum Entzünden gebracht werden kann, wonach dann für die volle Gasmenge der Weg zum Brenner freigegeben wird. Bei einer bekannten Ausführungsform dieser Gasventile ist lediglich zwischen einem Schleppkolben und der Sitzbohrung ein Ringspalt angeordnet, jedoch ist eine Anpassung seines Querschnittes an die Wobbezahl des verwendeten Gases ziemlich schwierig-insbesondere für Gase mit sehr hohen abbezahlen.
Bei einer andern Type vor Gasventilen ist der Ringspalt während des Hubanfanges durch eine Dichtung für den Gasdurchgang versperrt und über dieser im Schleppkolben eine Durchtrittsöffnung für die erforderliche Durchzündgasmenge angeordnet ; hiebei ist zwar mittels dieser Durchtrittsöffnung eine einfachere Anpassung an die Wobbezahl des verwendeten Gases möglich, jedoch erfolgt die Freigabe der Durchzündgasmenge im Ausmasse des ziemlich kontinuierlichen Abhebens des Ventiltellers vom Ventilsitz, so dass auch die Durchzündgasmenge nach und nach durch den verhältnismässig langsam grösser werdenden Spalt hindurchströmt und somit die Zündung des Gases nicht ausreichend zuverlässig gewährleistet ist.
Nach der Erfindung werden nun bei Gasventilen, insbesondere für Gas-Wassererhitzer, der eingangs beschriebenen Art die angeführten Nachteile vermieden und insbesondere eine möglichst schnelle Freigabe der Durchzündgasmenge erreicht, u. zw. dadurch, dass im Ringspalt jeweils an dem die Durchtrittsöffnung für die Durchzündgaszufuhr enthaltenden Haupteil - also entweder an der Sitzbohrung oder am Schleppkolben-ein ringförmiges Hemmglied angeordnet ist, welches in Schliessstellung des Ventils auf die im andern Ventilteil eingelegte Dichtung einwirkt, wodurch beim Hubanfang vor Freigabe der Durchzündgaszufuhr die Bewegung des Schleppkolbens gehemmt wird.
Bei einer zweckmässigen Ausführungsform des Gasventils ist das Hemmglied als an der Sitzbohrung angesetzter Ringwulst ausgebildet, an dessen äusserem (oberen) Rand die Durchtrittsöffnung für die Durchzündgaszufuhr anschliesst und an dessen innerem (unteren) Rand die am Schleppkolben eingelegte Dichtung bei Hubanfang anliegt.
Bei einer Variante des Gasventils ist das Hemmglied als am Schleppkolben angesetzter Ringwulst ausgebildet, an dessen innerem (unteren) Rand die Durchtrittsöffnung anschliesst und an dessen äusserem (oberen) Rand die in der Sitzbohrung eingelegte Dichtung bei Hubanfang anliegt.
Bei einer andern Ausgestaltung ist in der Wand der Sitzbohrung als Hemmglied eine Ringnut angebracht, welche in Schliessstellung des Ventils über der horizontalen Mittelebene der im Schleppkolben eingelegten Dichtung liegt und in welche bei Hubanfang die Dichtung eingreift, wobei die Durchtritts- öffnung vom Boden der Ringnut zur Oberseite des Ventilsitzes innerhalb seines Dichtrandes führt.
Schliesslich ist auch eine Ausführungsform des Gasventils vorgesehen, bei der am Schleppkolben als
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Hemmglied eine Ringnut angebracht ist. welche in Schliessstellung des Ventils unter der horizontalen
Mittelebene der in der Sitzbohrung eingelegten Dichtung liegt und in welche bei Hubanfang die Dich-- tung eingreift, wobei die Durchtrittsöffnung vom Boden der Ringnut durch die Wand des Schleppkolben hindurch in dessen Innenraum führt.
Durch den als Hemmglied vorgesehenen Ringansatz bzw. die Ringnut ergibt sich bei Huhanfang des
Ventilschleppkolbens eine Bewegungshemmung desselben, so dass zunächst für das Durchzündgas kein
Durchgang freigegeben wird. Bei diesem Hubanfang des Ventilschleppkolbens wird der Ventilteller wie üblich vom Ventilsitz abgehoben, jedoch ist das Ausmass des Abhebens zunächst durch die Bewegungs- hemmung des Ventilschleppkolbens begrenzt, welche durch das Zusammenwirken zwischen Ringansatz bzw. Ringnut und Dichtung hervorgerufen wird. Diese Bewegungshemmung wird beim weiteren Hub des
Ventilschleppkolbens schlagartig überwunden, so dass plötzlich die Öffnung für die Durchzündgaszufuhr freiliegt und das hinter dem Ventilschleppkolben gestaute Gas durch die Durchzündgasöffnung hindurch- treten kann.
Auf diese Weise gelangt zunächst die Durchzündgasmenge zum Brenner und wird an diesem entzündet. Bei der weiteren Bewegung des Ventilschleppkolbens wird dann der Weg für das Durchströmen der vollen Gasmenge freigegeben, welche infolge der kurz vorher zum Entzünden gebrachten Durchzünd- gasmenge ebenfalls zu einer einwandfreien Zündung kommt. Dabei spielt es keine Rolle, ob der Ringan- satz bzw. die Ringnut an der Ventilsitzbohrung oder am Ventilschleppkolben i, nd die Dichtung dement- sprechend am Ventilschleppkolben oder an der Ventilsitzbohrung angebracht ist, da in beiden Fällen die
Bewegungshemmung beim Hubanfang des Ventilschleppkolbens eintritt, welche bei der weiteren Hubbe- wegung zu einem schlagartigen überleiten und Freigeben der Durchzündgasöffnung führt.
Dementspre- chend steht die Durchzündgasmenge nm Brenner plötzlich zur Verfügung und kommt dadurch besser zum
Entzünden als bei einem nach und nach erfolgenden Freigeben der Durchzündgasmenge.
In der Zeichnung sind vier beispielsweise Ausführungsformen des erfindungsgemässen Gasventils in den Fig. 1-3 bzw. 4-6,7-9 und 10-12 jeweils untereinander in drei verschiedenen Betriebsstellungen im
Mittelschnitt dargestellt, u. zw. in den Fig. l, 4, 7 bzw. 10 in Schliessstellung, in den Fig. 2,5, 8 bzw. 11 in Freigabestellung der Durchzündgasmenge und schliesslich in den Fig. 3,6, 9 bzw. 12 in Of- fenstellung.
Bei allen Ausführungsformen weist der Ventilkörper 10 in an sich bekannter Weise den Ventilsitz 11 mit einem Dichtrand 111 auf, auf welchen sich in Schliessstellung des Ventils gemäss Fig. 1, 4,7 und 10 die am unteren Rand des Ventiltellers 12 eingesetzte Ringscheibendichtung 13 auflegt. Der Ventiltel- ler 12 ist unten mit dem Ventilschleppkolben 14 einstückig verbunden, dessen Aussendurchmesser gerin- ger als der Durchmesser der Ventilsitzbohrung 15 ist. Auf diese Weise ist zwischen dem Ventilschlepp- kolben 14 und der Ventilsitzbohrung 15 ein Ringspalt 16 gebildet, welcher während des Hubanfanges des
Ventilschleppkolbens 14 durch eine Dichtung abgesperrt ist, Je nach der Ausführungsform ist eine toff- nung für die Durchzündgaszufuhr, von dem Ringspalt ausgehend, vorgesehen oder es mündet eine solche Öffnung in den Ringspalt hinein.
Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 1-3 und 7-9 ist die den Ring- spalt 16 bei Hubanfang absperrende Dichtung in Form eines Dichtringes 17 bzw. 217 am Ventilschlepp- kolben 14 vorgesehen, während bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 4-6 und 10-12 ein entsprechen- der Dichtring 117 bzw. 317 an der Ventilsitzbohrung 15 angeordnet ist, u. zw. ist der Dichtring in allen
Fällen in einer entsprechenden Ringnut gehaltert. Entsprechend der Anordnung des Dichtringes 17,217 bzw. 117,317 ist auch die Öffnung für die Durchzündgaszufuhr bei den verschiedenen Ausführungsformen unterschiedlich angebracht. Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 1-3 und 7-9 ist die Öffnung 18 bzw.
218 für die Durchzündgaszufuhr vom Ringspalt 16 ausgehend nach dem Ventilsitz 11 hin gebildet, an welchem die Mündung der Öffnung 18 bzw. 218 innerhalb des Dichtrandes 111 vorgesehen ist.
Bei den
Ausführungsformen gemäss Fig. 4-6 und 10-12 ist die Öffnung 118 bzw. 318 für die Durchzündgaszufuhr am Ventilschleppkolben 14 gebildet.
Um während des Hubanfanges des Ventilschleppkolbens 14 die erwünschte Bewegungshemmung zu erreichen, ist im Ringspalt 16 ein ringförmiges Hemmglied entweder am Ventilschleppkolben 14 oder an der Ventilsitzbohrung 15 angeordnet, u. zw. jeweils an dem zugleich die Öffnung für die Durchzündgas- zufuhr aufweisenden Teil, welcher dem die Dichtung tragenden Teil gegenüberliegt.
Bei den ersten beiden Ausführungsformen ist als Hemmglied ein wulstartiger Ringansatz 20 angeordnet. Die Fig. 1-3 zeigen den Ringansatz 20 an der Ventilsitzbohrung 15, während der Ringansatz 120 gemäss Fig. 4-6 am Ventilschleppkolben 14 angeordnet ist. Der dem jeweiligen Ringansatz 20 bzw. 120 zugeordnete Dichtring 17 bzw. 117 ist in Schliessstellung des Ventils in der Weise am jeweils gegenüberliegenden Teil angebracht, dass beim Hubanfang durch den Dichtring 17 bzw. 117 und den Ringansatz 20 bzw. 120 eine Bewegungshemmung des Ventilschleppkolbens 14 gebildet ist, bevor die Durch....
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zündgaszufuhr freigegeben wird.
Wie Fig. 1 zeigt, kommt der Dichtring 17 bei Hubanfang an dem nach innengerichteten Rand 21 des Ringansatzes 20 zum Anliegen, während die an der Ventilsitzbohrung 15 angebrachte Öffnung 18 für die Durchzündgaszufuhr an dem nach aussen gerichteten Rand 22 des Ringan- satzes 20 angeordnet ist. Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 4 kommt der an der Ventilsitzbohrung 15 vorgesehene Dichtring 117 bei Hubanfang an dem nach aussengerichteten Rand 23 des Ringansatzes 120 zum Anliegen, während die am Ventilschleppkolben 14 angebrachte Öffnung 118 für die Durchzündgas- zufuhr an dem nach innengerichteten Rand 24 des Ringansatzes 120 angeordnet ist.
Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 7-9 und 10-12 ist als Hemmglied eine Ringnut 230 bzw. 330 entweder an der Ventilsitzbohrung 15 oder am Ventilschleppkolben 14 angeordnet. Dabei ist der jeweils an dem der Ringnut 230 bzw. 330 gegenüberliegenden Teil vorgesehene Dichtring 217 bzw. 317 in
Schliessstellung des Ventils in der Weise zugeordnet, dass beim Hubanfang durch das Zusammenwirken zwischen Dichtring 217 bzw. 317 und Ringnut 230 bzw. 330 eine Bewegungshemmung des Ventilschlepp- kolbens 14 eintritt, wie sie auch bei den vorhergehenden beiden Ausführungsformen gebildet ist.
Gemäss Fig. 7-9 kommt der am Ventilschleppkolben 14 angeordnete Dichtring 217 bei Hubanfang an der Ringnut 230 zum Eindringen, welche in Schliessstellung des Ventils (Fig. 7) oberhalb einer durch die
Mittelachse des Dichtringes 217 hindurchgehenden Horizontalebene in der Wandung der Ventilsitzboh- rung 15 angebracht ist. Die dabei ebenfalls an der Ventilsitzbohrung 15 angebrachte Öffnung 218 für die Durchzündgaszufuhr geht vom Inneren der Ringnut 230 aus und mündet an der Oberseite des Ventilsit- zes 11 innerhalb des Dichtrandes 111 des Ventilsitzes 11. Die Öffnung 218 kann durch eine senkrecht zur
Wandung der Ventilsitzbohrung 15 und vom Grund der Ringnut 230 ausgehende erste Sackbohrung und eine senkrecht zur Oberseite des Ventilsitzes 11 vorgesehene zweite Sackbohrung gebildet sein, welche zu- samentreffen, wie es in den Fig. 7-9 dargestellt ist.
Wenn die Ringnut 230 eine grössere Tiefe auf- weist, genügt eine von der Oberseite des Ventilsitzes 11 aus eingebrachte Sackbohrung, welche sich un- mittelbar bis in die Ringnut erstreckt.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 10-12 kommt der an der Ventilsitzbohrung 15 eingelassene Dichtring 317 bei Hubanfang an der Ringnut 330 zum Eindringen, welche in Schliessstellung des Ventils gemäss Fig. 10 unterhalb einer durch die Mittelachse des Dichtringes 317 hindurchgehenden Horizontalebene in der Aussenwandung des Ventilschleppkolbens 14 angebracht ist. An dem Ventilschleppkolben 14 ist auch die Öffnung 318 für die Durchzündgaszufuhr angebracht, u. zw. in der Weise, dass sie vom Grund der Ringnut 330 ausgeht und sich durch die Innenwandung des Ventilschleppkolbens 14 hindurch erstreckt. Der Gasdurchtritt erfolgt in umgekehrter Richtung von dem Innenraum des Ventilschleppkolbens 14 aus durch die Öffnung 318 hindurch in die Ringnut 330.
Da die Ringnut 330 und die Öffnung 318 in gleicher Höhe am Ventilschleppkolben 14 angebracht sind, ergibt sich zwischen den durch die Öffnung 318 und den Dichtring 317 hindurchgehenden Mittelachsen ein Zwischenraum, welcher bei Hubanfang des Ventils überwunden werden muss, ehe die Bewegungshemmung zwischen der Ringnut 330 und dem Dichtring 317 eintritt.
Die Wirkungsweise des Ventils ist bei allen Ausführungsformen im wesentlichen übereinstimmend die folgende :
In Schliessstellung des Ventils (Fig. 1, 4,7, 10) liegt die Ringscheibendichtung 13 auf dem Dichtrand 111 des Ventilsitzes 11 auf, ferner sperrt der Dichtring 17 bzw. 117 ; 217 oder 317 den Ringspalt 16 zwischen dem Ventilschleppkolben 14 und der Ventilsitzbohrung 15 ab, so dass der Gasweg vollständig versperrt ist. Bei Hubanfang des Ventiltellers 12 mit dem Ventilschleppkolben 14 hebt sich zunächst die Ringscheibendichtung 13 vom Dichtrand 111 des Ventilsitzes 11 etwas ab, ohne dass Gas durch den entstandenen Querspalt hindurchtreten kann, weil der Dichtring 17 bzw. 117 ; 217 oder 317 den Ringspalt 16 zwischen dem Ventilschleppkolben 14 und der Ventilsitzbohrung 15 noch absperrt.
Der Gasdurchtritt ist dabei so lange gehemmt, wie der Dichtring und das Hemmglied aneinander anliegen oder miteinander zum Eindringen kommen. Die entsprechende Bewegungshemmung des Ventilschleppkolbens 14 erfolgt bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 1-3 und 4-6 solange wie der Dichtring 17 bzw. 117 und der Ringansatz 20 bzw. 120 aneinander anliegen. Bei den Ausführungsformen gemäss Fig. 7-9 und 10-12 tritt die gleiche Wirkung solange ein, wie der Dichtring 217 bzw. 317 an der Ringnut 230 bzw. 330 zum Eindringen kommt.
Beim weiteren Hub des Ventiltellers 12 mit dem Ventilschleppkolben 14 wird die durch den Dichtring 17 bzw. 117 und den Ringansatz 20 bzw. 120 bei den ersten beiden Ausführungsformen oder die durch den Dichtring217 bzw. 317 und die Ringnut 230 bzw. 330 bei den weiteren Ausführungsformen gebildete Bewegungshemmung des Ventilschleppkolbens 14 plötzlich übersprungen, so dass etwa die in Fig. 2,5, 8 bzw. 11 gezeigte Stellung des Ventilschleppkolbens 14 erreicht ist. In dieser Zwischenstellung des Ventilschleppkolbens 14 ist die Öffnung 18 bzw. 118,218 oder 318 für die Durchzündgaszufuhr
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Entzüngen gebracht werden kann.
Wesentlich ist dabei, dass durch die vorherige Bewegungshemmung des
Ventilschleppkolbens 14 die Durchündgaszufuhr plötzlich und gewissermassen schlagartig freigegeben wird, so dass dementsprechend ein zuverlässiges Entzünden dieser Gasmenge am Brenner stattfindet. Kurz nach dem Freigeben der Durchzündgasmenge wird beim weiteren Hub des Ventiltellers 12 mit dem Ven- tilschleppkolben 14 der Weg für den Durchgang der vollen Gasmenge freigegeben, wie es in den Fig. 3,
6,9 und 12 dargestellt ist.
Infolge der vorher entzündeten Durchzündgasmenge erfolgt nach dem Freige- ben der vollen Gasmenge ein einwandfreies Brennen der Brennerflammen. je nach der zur Verwendung kommenden Gasart kann eine entsprechende Anzahl von Öffnungen 18 bzw. 118,218 oder 318 für die Durchzündgaszufuhr über den Umfang verteilt entweder ander Ventil- sitzbohrung 15 oder am Ventilschleppkolben 14 vorgesehen sein. Dabei kann der Querschnitt einer oder aller Öffnungen an das zum Verbrauch kommende Gas angepasst werden, wobei beispielsweise auch dü- senartige Einsätze Verwendung finden können. Eine äquivalente Anpassung an die. jeweiligen Verhältnis- se und Grössen von Gasventilen ist im Rahmen der Erfindung in vielfältiger Weise möglich.
. PATENTANSPRÜCHE :
1. Gasventil, insbesondere für Gas-Wassererhitzer, mit einem zwischen Sitzbohrung und Schlepp- kolben angeordneten Ringspalt, einer denselben während des Hubanfanges absperrenden Dichtungsbwie mit einer Durchtrittsöffnung für die Durchzündgaszufuhr, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringspalt (16) jeweils an dem die Durchtrittsöffnung (18 bzw. 118, 218,318) fürdieDurchzündgaszufuhr enthaltenden
Hauptteil - also entweder an der Sitzbohrung (15) oder am Schleppkolben (14)-ein ringförmiges Hemm- glied (20 bzw. 120, 230,330) angeordnet ist, welches in Schliessstellung des Ventils auf die im andern
Ventilteil (14 bzw. 15) eingelegte Dichtung (17 bzw.
117, 217,317) einwirkt, wodurch beim Hubanfang vor Freigabe der Durchzündgaszufuhr die Bewegung des Schleppkolbens gehemmt wird.
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