CH666971A5

CH666971A5 - Gasdruckregler.

Info

Publication number: CH666971A5
Application number: CH580/85A
Authority: CH
Inventors: Heijningen Jacques Van; Jakob Giger
Original assignee: Landis & Gyr Ag
Priority date: 1985-02-08
Filing date: 1985-02-08
Publication date: 1988-08-31
Also published as: DE3542705A1; GB2170929A; GB2170929B; GB8602422D0

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasdruckregler nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gasdruckregler werden für verschiedene Gasheizgeräte verwendet, beispielsweise für Raumheizungsanlagen und Einrichtungen zur Warmwasserbereitung. Einfache Gasdruckregler bieten nur die Möglichkeit, einen bestimmten, fest einstellbaren Gasdruck zu regeln. Eine Variation der Gasmenge zur Anpassung an einen unterschiedlichen Wärmebedarf ist dabei nicht vorgesehen, so dass die Befriedigung unterschiedlichen Wärmebedarfs nur über die Änderung des Verhältnisses von Brennzeit zu Stillstandszeit möglich ist.

In der US-PS 3 843 049 ist ein Gasdruckregler beschrieben, bei dem eine Änderung der Gasmenge dadurch möglich ist,

dass bei grösserem Wärmebedarf die Gasmenge von einer festen Grundmenge auf eine feste Höchstmenge erhöht wird.

In der DE-PS 2 906 044 ist ein Gasdruckregler beschrieben, bei dem die Gasmenge stetig geregelt werden kann, so dass dem Brenner eine dem tatsächlichen Wärmebedarf proportionale Gasmenge zugeführt werden kann. Das wird dadurch erreicht, dass ein Temperaturfühler auf einen Regler einwirkt, der Regler seinerseits eine Membranpumpe ansteuert und die Membranpumpe einen auf verschiedene Hilfsmembranen wirkenden Ser-vodruck erzeugt. Wegen der ausserdem noch erforderlichen Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines minimalen Gasdrucks bei kleinem Wärmebedarf einerseits und zur Begrenzung auf eine maximale Gasmenge bei grossem Wärmebedarf andererseits ergibt sich insgesamt ein sehr komplexer Aufbau. Die Herstellung eines solchen Gasdruckreglers ist deshalb aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Regler zu entwickeln, der die Gasmenge in Abhängigkeit vom Signal eines Temperaturfühlers zu regeln imstande ist und dabei einen so einfachen Aufbau besitzt, dass er einerseits sehr betriebssicher und andererseits günstig herstellbar ist.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Gasdruckreglers und

Fig. 2 einen magnetischen Kraftgeber.

Ein in der Fig. 1 dargestellter Gasdruckregler hat den folgenden Aufbau:

Zwischen einer Einlasskammer 1 und einer Auslasskammer

2 befindet sich ein durch einen Ventilteller 3 und einen Hauptventilsitz 4 gebildetes Ventil. Der Ventilteller 3 ist fest verbunden mit einer Membran 5, deren Lage durch den Druck in der Auslasskammer 2 und die Kraftwirkung auf den Ventilteller 3 einerseits und den Druck in einer Servo kammer 6 andererseits bestimmt ist. Die Servokammer 6 ist über eine Servoleitung 7 verbunden mit einer Drossel 8 und über einen weiteren Zweig der gleichen Servoleitung 7 mit einem eine erste Hilfsmembran 9 und einen ersten Ventilsitz 10 enthaltenden ersten Servoregler 11 und mit einem eine zweite Hilfsmembran 12 und einen zweiten Ventilsitz 13 enthaltenden zweiten Servoregler 14. Im ersten Servoregler 11 befindet sich eine Kraft auf die erste Hilfsmembran 9 ausübende Kleinlast-Feder 15. Ein magnetischer Kraftgeber 16, der über das Steuerleitungspaar 17 von einem nicht dargestellten Temperaturfüher über einen ebenfalls nicht dargestellten Regler angesteuert wird, übt über einen Stössel 18 ebenfalls Kraft auf die erste Hilfsmembran 9 aus. Im zweiten Servoregler 14 befindet sich eine Kraft auf die zweite Hilfsmembran 12 ausübende Vollast-Feder 19, deren Kraftwirkung mit Hilfe einer Einstellvorrichtung 20 variiert werden kann. Die beiden Servoregler (11, 14) sind durch einen Verbindungskanal 21 mit der Auslasskammer 2 verbunden.

Fig. 2 zeigt schematisch das Wesentliche des Aufbaus des elektromagnetischen Kraftgebers 16.

In einem Joch 22 befindet sich ein Kern 23, der mittels zweier Halter 24 im Joch 22 aufgehängt und damit in axialer Richtung bewegbar ist. Innerhalb des Jochs 22 und den Kern 23 umgebend ist eine Spule 25 angeordnet, deren Wicklung an das hier nicht eingezeichnete Steuerleitungspaar 17 angeschlossen ist. Der Kern 23 taucht mit seinem stösselseitigen Ende in eine Öffnung des Jochs 22 ein, wodurch diese Anordnung die Wirkung und Eigenschaften eines Tauchankersystems hat. Am Kern 23 liegt der Stössel 18 an, dessen Aufgabe es ist, die durch Erregung der Spule 25 verursachte Kraftwirkung des Kerns 23 auf die Membran 9 (Fig. 1) zu übertragen.

Nachfolgend wird die Funktion anhand der Fig. 1 und 2 erläutert.

Solange die Spule 25 des elektromagnetischen Kraftgebers 16 nicht erregt ist, wird der Druck in der Auslasskammer 2 und damit der Druckfluss durch das Ventil (3, 4) in bekannter Weise bestimmt durch die Wirkung der Kleinlastfeder 15.

Wird die Spule 25 erregt, so wird auf den Kern 23 eine Kraft in Richtung zum Stössel 18 ausgeübt, deren Grösse durch die Höhe der Erregungsspannung bestimmt ist. Diese Kraft wird vom Stössel 18 auf die erste Hilfsmembran 9 übertragen. Die Wirkungsrichtung dieser Kraft ist die gleiche wie die der Kleinlastfeder 15. Diese Kraft drückt die erste Hilfsmembran 9 gegen den ersten Ventilsitz 10 und verursacht, dass der Druck in der Servoleitung 7 und in der Servokammer 6 steigt. Dadurch wird die Membran 5 so bewegt, dass sich der Ventilteller

3 vom Hauptventilsitz 4 weiter entfernt, so dass der Öffnungsquerschnitt des Ventils (3, 4) grösser wird und infolgedessen mehr Gas von der Einlasskammer 1 in die Auslasskammer 2 strömt und der Druck in der Auslasskammer 2 steigt. Je stärker die Erregung der Spule 25 ist, desto grösser werden der Öffnungsquerschnitt des Ventils (3, 4), die strömende Gasmenge und der Druck in der Auslasskammer 2.

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Ein besonderer Vorteil der Anordnung des Kerns 23 innerhalb des durch die Spule 25 magnetisierbaren Jochs 22 ist, dass die durch die Erregung der Spule 25 auf den Stössel 18 und damit auf die erste Hilfsmembran 9 ausgeübte Kraft annähernd quadratisch mit der Erregungsspannung wächst. Damit ergibt sich auch eine quadratische Änderung des Druckes in der Auslasskammer 2. Weil die geförderte Gasmenge der Wurzel des Gasdruckes proportional ist, ergibt sich somit eine annähernd lineare Abhängigkeit der Gasmenge von der Erregungsspannung der Spule 25. Die Steuerung der Gasmenge entsprechend der vom Gasheizgerät geforderten Wärmeleistung wird mit Hilfe der geschilderten Anordnung deshalb ganz besonders einfach, weil eine Differenz zwischen einer Soll- und einer Isttemperatur auf bekannte Weise in eine dieser Differenz linear proportionale Steuerspannung umgewandelt werden kann und die Verwendung dieser Spannung zur Erregung der Spule 25 zu einer linearen .Änderung der Gasmenge führt.

Andererseits ist es ein Vorteil der Anordnung des Kerns 23 innerhalb des Jochs 22, dass die vom Kern 23 auf den Stössel 18 ausgeübte Kraft im sogenannten Arbeitsbereich bekanntlich fast unabhängig ist von der Eintauchtiefe des Kerns 23 in die stösselseitige Öffnung des Jochs 22. Eine Bewegung der ersten Hilfsmembran 9, die durch den Stössel 18 auf den Kern 23 übertragen wird, führt also nicht zu einer nennenswerten Kraftübertragung. Damit ist das System praktisch rückwirkungsfrei und somit steuerungstechnisch stabil.

Wesentlich für die einwandfreie Funktion ist, dass der Kern 23 innerhalb der Spule 25 mittels Haltern 24 spielfrei und kraft-hysteresearm gelagert ist.

Durch den Druck in der Servoleitung 7 und im mit der Auslasskammer 2 in Verbindung stehenden Verbindungskanal 21 wird die zweite Hilfsmembran 12 gegen die Vollastfeder 19 gedrückt. Die Kraftwirkung der Vollastfeder 19 wird mittels Ein-stellvorrichtung 20 so eingestellt, dass unterhalb eines der Volllast des zu betreibenden Brenners entsprechenden Druckes in der Auslasskammer 2 die zweite Hilfsmembran 12 am zweiten

Ventilsitz 13 anliegt. Sobald der Druck in der Servoleitung 7 und damit auch in der Auslasskammer 2 und im Verbindungskanal 21 infolge starker Erregung der Spule 24 eine Höhe erreicht, dass durch diesen Druck die zweite Hilfsmembran 12 so 5 stark gegen die Vollastfeder 19 gedrückt wird, dass die zweite Hilfsmembran 12 vom zweiten Ventilsitz 13 abhebt, so wird der Druck in der Servoleitung 7, im Verbindungskanal 21 und in der Auslasskammer 2 auf einer bestimmten Höhe verharren. Auch wenn aufgrund eines hohen Wärmebedarfs der elektro-lo magnetische Kraftregler 16 den ersten Servoregler 11 in Richtung auf einen höheren Druck in der Auslasskammer 2 beein-flusst, kann der Druck aufgrund der Wirkung des zweiten Ser-voreglers 14 eine bestimmte Höhe nicht überschreiten. Auf diese Weise kann mittels der Einstellvorrichtung 20 die maximale 15 Gasmenge an den verwendeten Brenner angepasst werden, ohne dass ein Eingriff beim elektromagnetischen Kraftgeber 16 oder dessen Ansteuerung nötig wäre.

In der konstruktiven Ausgestaltung bestehen verschiedene Möglichkeiten der Anordnung des Kraftgebers 16 und der Kleinlastfeder 15. So ist es beispielsweise nicht erforderlich,

dass beide Elemente direkt auf die erste Hilfsmembran 9 einwirken. Da nur wesentlich ist, dass sich die Kräfte der Kleinlastfeder 15 und des Kraftgebers 16 in ihrer Wirkung auf die erste Hilfsmembran 9 addieren, kann die Kleinlastfeder 15 auch

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innerhalb des Kraftgebers 16 angeordnet sein. Auch kann eine Einstellvorrichtung für die Veränderung der Kraft der Kleinlastfeder 15 vorhanden und konstruktiv verschieden ausgestaltet sein.

30 Mit Vorteil kann der dem geforderten Wärmebedarf proportionalen Steuerspannung, die von dem nicht dargestellten Regler über das Steuerleitungspaar 17 von der Spule 25 zugeführt wird, eine Wechselspannung aufmoduliert sein. Dadurch lässt sich die durch die Anordnung der Teile im ersten Servo-35 regier 11 an sich schon kleine Krafthysterese weiter verringern, indem die Haftreibung aufgehoben wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Pneumatischer Gasdruckregler für Gasheizgeräte mit einem ersten Servoregler (11) für die Aufrechterhaltung einer minimalen Gasmenge, mit einem zweiten Servoregler (14) für die Begrenzung auf eine maximale Gasmenge und mit einer Einrichtung zur Steuerung der Gasmenge entsprechend der vom Gasheizgerät geforderten Wärmeleistung, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Steuerung der Gasmenge entsprechend der vom Gasheizgerät geforderten Wärmeleistung aus einem elektromagnetischen Kraftgeber (16) mit einer Spule (25), einem Joch (22) und einem Kern (23) besteht, der eine von der Steuerspannung an der Spule (25) abhängige Kraft erzeugt, die die gleiche Wirkungsrichtung hat wie die Kraft einer Kleinlastfeder (15), und dass der Kern (23) mit einer ersten Hilfsmembran (9) des ersten Servoreglers (11) für die Aufrechterhaltung einer minimalen Gasmenge gekoppelt ist.

2. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule (25), das Joch (22) und der Kern (23) als Tauchankersystem ausgebildet sind, bei dem die auf den Kern (23) ausgeübte Kraft annähernd quadratisch proportional zur Steuerspannung an der Spule (25) und im sogenannten Arbeitsbereich von der Eintauchtiefe des Kerns (23) in die stösselseitige Öffnung des Jochs (22) nahezu unabhängig ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Gasdruckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (23) innerhalb der Spule (25) mittels Haltern (24) spielfrei und krafthysteresearm gelagert ist.

4. Gasdruckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dem geforderten Wärmebedarf proportionalen Steuerspannung für die Spule (25) eine Wechselspannung aufmoduliert ist.