DE102009012290A1

DE102009012290A1 - Gasventilmodul

Info

Publication number: DE102009012290A1
Application number: DE200910012290
Authority: DE
Inventors: Hans-Jochen Dr. Schwarz
Original assignee: HeaTec Thermotechnik GmbH
Current assignee: HeaTec Thermotechnik GmbH
Priority date: 2009-03-11
Filing date: 2009-03-11
Publication date: 2010-09-16

Abstract

Gasventilmodul für eine Gasventilanordnung (10) mit einem Modulgehäuse (25), das einen Grundkörper (26) und einen gasdicht mit dem Grundkörper (26) verbundenen Gehäusedeckel (27) aufweist. Im Grundkörper (26) ist ein Gasversorgungskanal (31) vorgesehen, von dem ein innerhalb des Gehäusedeckels (27) ausmündender Abzweigkanal (70) abzweigt. Am Gehäusedeckel (27) mündet ein Ausgangskanal (32) in einer Ausgangskanalmündung (33) aus. Zwischen dem Abzweigkanal (70) und dem Ausgangskanal (32) ist ein Einstellventil (81) zur Einstellung der an der Ausgangskanalmündung (33) zur Verfügung stehenden Gasmenge (G) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasventilmodul für eine Gasventilanordnung wie sie in gasbetriebenen Geräten, beispielsweise Haushaltsgeräten, verwendet wird. Insbesondere in Gasherden und gasbetriebenen Kühlschränken kommen derartige Gasarmaturen zum Einsatz.
Eine Gasarmatur muss gewissen Sicherheitsvorschriften genügen, so dass ein versehentlicher Gasaustritt durch ein vom Bediener geöffnetes Ventil verhindert werden kann. Es ist auch gefordert, dass die für das gasbetriebene Gerät zur Verfügung gestellte Gasmenge abhängig vom Betriebszustand des Geräts genau eingestellt werden kann. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist ein relativ großer Bauteileaufwand erforderlich, was wiederum zu einem großen Bauraumbedarf des Gasventilmoduls bzw. der Gasventilanordnung führt.
Ausgehend hiervon kann es als eine Aufgabe der Erfindung angesehen werden ein Gasventilmodul für eine Gasventilanordnung zu schaffen, das einen geringen Bauraum benötigt.
Diese Aufgabe wird durch ein Gasventilmodul mit Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Das Gasventilmodul weist ein Modulgehäuse auf, das einen Grundkörper und einen gasdicht mit dem Grundkörper verbundenen Gehäusedeckel umfasst. Innerhalb des Grundkörpers ist ein Gasversorgungskanal angeordnet. Vom Gasversorgungskanal zweigt im Grundkörper ein Abzweigkanal ab, der inner halb des Gehäusedeckels ausmündet. Am Gehäusedeckel ist eine Ausgangsmündung vorhanden, wobei zwischen Abzweigkanal und Ausgangskanalmündung im Gasstrom ein Einstellventil vorgesehen ist, das zur Einstellung der an der Ausgangskanalmündung ausströmenden Gasmenge, beispielsweise des Volumenstroms oder des Massenstroms dient. Das Modulgehäuse kann somit aus wenigen Teilen bestehen. Durch die Kanalführung kann eine kompakte Anordnung mit geringem Bauraumbedarf erreicht werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Es ist vorteilhaft, wenn der Gasversorgungskanal in einer ersten Verbindungsfläche des Grundkörpers eine erste Versorgungskanalmündung und in einer zweiten Verbindungsfläche des Grundkörpers eine zweite Versorgungskanalmündung aufweist. Der Grundkörper dient als Verbindungselement zur Herstellung einer fluidischen und/oder mechanischen Verbindung zwischen dem Gasventilmodul und anderen Bauteilen der Gasventilanordnung, beispielsweise einem weiteren Gasventilmodul, einem Anschlussstück, einem Abschlussdeckel oder einem zentralen Absperrventil. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung mittels der Verbindungsflächen.
Die Gasventilmodule sind mittels ihres jeweiligen Grundkörpers aneinanderreihbar ausgestaltet. Der Grundkörper des Gasventilmoduls dient als mechanische und/oder fluidische Schnittstelle zur Verbindung mit anderen Bauteilen der Gasventilanordnung. Der Gasversorgungskanal erstreckt sich im Grundkörper vorzugsweise geradlinig. Über ihre Grundkörper verbundene Gasventilmodule sind fluidisch parallel zueinander an eine durch die verbundenen Gasversorgungskanäle gebildete gemeinsame Gasversorgungsleitung an geschlossen. Somit ermöglicht das Gasventilmodul einen modularen Aufbau einer Gasventilanordnung auf einfache Weise.
Der Abzweigkanal kann an einer Grundfläche des Grundkörpers ausmünden. Diese Grundfläche ist bevorzugt zwischen den beiden Verbindungsflächen vorgesehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die beiden Verbindungsflächen im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Verbindungsflächen können insbesondere auf gegenüberliegenden Seiten an die Grundfläche angrenzen. Dadurch ist eine kompakte Bauform des Grundkörpers erreicht.
In der Grundfläche können auch Vertiefungen oder Ausnehmungen vorgesehen sein, die gemeinsam mit dem Gehäusedeckel gasführende Räume oder Kanäle oder bauteilaufnehmende Räume, insbesondere zur Lagerung von Ventilbestandteilen, bilden. Der Grundkörper ist ventilsitzfrei ausgeführt. Im Grundkörper selbst sind keine Ventilbauteile gelagert. Lediglich gemeinsam mit dem Gehäusedeckel können bauteilaufnehmende Räume gebildet sein. Der Grundkörper ist dadurch sehr einfach herzustellen. Die Bauteilmontage beschränkt sich auf den von der Grundfläche des Grundkörpers mit dem Gehäusedeckel begrenzten Innenraum des Modulgehäuses.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Gasventilmoduls ist stromabwärts nach dem Abzweigkanal ein Sicherheitsventil zum Öffnen und Unterbrechen des Gasflusses vorgesehen. Insbesondere ist das Sicherheitsventil derart ausgestaltet, dass es den Gasfluss unterbricht, wenn die Gasflamme des gasbetriebenen Geräts erlischt. Das Sicherheitsventil kann auch durch ein Schließsignal einer Steuereinrichtung zur Unterbrechung des Gasflusses geschlossen werden. Dies schafft die Möglichkeit einen versehentlichen Gasaustritt an der Auslasskanalmündung zu verhindern.
Dabei ist es möglich, dem Sicherheitsventilglied des Sicherheitsventils zwei unabhängig voneinander betätigbare Betätigungsstößel zuzuordnen. Der eine Betätigungsstößel kann dabei als Öffner ausgeführt sein. Dieser eine Betätigungsstößel ist vorzugsweise nicht fest mit dem Sicherheitsventilglied verbunden. Der andere Betätigungsstößel ist fest mit dem Ventilglied verbunden. Diesem Betätigungsstößel ist eine Halteeinrichtung zugeordnet über die das Sicherheitsventil in der geöffneten Stellung gehalten werden kann. Die von der Halteeinrichtung auf den zugeordneten Betätigungsstößel maximal aufzubringende Betätigungskraft ist kleiner als die zum Öffnen des geschlossenen Sicherheitsventils erforderliche Ventilöffnungskraft, so dass das geschlossene Sicherheitsventil durch die Halteeinrichtung allein nicht geöffnet werden kann. Ein versehentliches Öffnen des Sicherheitsventils durch Ansteuerung der Halteeinrichtung ist daher ausgeschlossen. Die Betriebssicherheit des Gasventilmoduls ist erhöht.
Einer der Betätigungsstößel, insbesondere der zum Öffnen des Sicherheitsventils vorgesehene Betätigunsstößel, ist bei einer bevorzugten Ausführung über einen quer zum Betätigungsstößel angeordneten Hebelarm durch eine Betätigungseinrichtung bewegbar. Über dem Hebelarm kann die von der Betätigungseinrichtung erzeugbare Betätigungskraft erhöht werden. Somit reicht eine Bauraum sparende Betätigungseinrichtung aus und dennoch wird am Betätigungsstößel eine ausreichend große Betätigungskraft hervorgerufen.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn parallel zum Einstellventil ein Minimalmengenventil geschaltet ist. Gas kann somit entweder durch das Einstellventil oder das parallel dazu vorhandene Minimalmengenventil zur Ausgangskanalmündung fließen. Über das Minimalmengenventil wird sichergestellt, dass unabhängig von der Einstellung des Ein stellventils eine minimale Gasmenge an der Ausgangskanalmündung zur Verfügung steht. Dadurch kann das versehentliche Löschen der Gasflamme beim Einstellen des Einstellventils verhindert werden.
Vorteilhafterweise weist das Minimalmengenventil mehrere und insbesondere zwei Schaltstellungen auf. Dabei kann eine Schaltstellung der Gasversorgung mit Erdgas und eine andere Schaltstellung der Gasversorgung mit Flüssiggas entsprechen. Das Gasventilmodul ist dadurch für den Betrieb mit Erd- oder Flüssiggas geeignet.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Schaltstellungen durch die Einsetzposition des Minimalmengenventils in das Modulgehäuse vorgegeben, so dass vorgegebene verschiedene Einsetzpositionen jeweils einer Schaltstellung entsprechen. Beispielsweise kann das vollständig eingesetzte oder eingeschraubte Minimalmengenventil eine erste Schaltstellung darstellen, wohingegen ein bis zu einem vorgegebenen Anschlag eingesetztes Minimalnengenventil eine zweite Schaltstellung einnimmt. Der Anschlag kann beispielsweise durch ein Innengewinde im Modulgehäuse vorgegeben sein, das mit einem Außengewinde am Minimalmengenventil zusammenwirkt. Beim drehungsfreien axialen Einschieben des Minimalmengenventils stoßen die beiden Gewinde aneinander an und geben die zweite Schaltstellung vor. In Abwandlung hierzu könnten verschiedene Schaltstellungen auch durch verschiedenen Drehpositionen oder Drehwinkeln um eine Drehachse des Minimalmengenventils vorgegeben sein.
Das Minimalmengenventil ist vorzugsweise in den Gehäusedeckel eingesetzt und von außen her zugänglich, so dass sich die Schaltstellung sehr einfach ohne Öffnung des Modulgehäuses einstellen lässt. Das Umschalten des Minimalmengenventils zwischen seinen vorgegebenen Schaltstellungen erfolgt mechanisch durch eine Bedienperson.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gasventilmoduls sind mehrere Ebenen vorgesehen, in denen der Gasfluss stattfindet. Bevorzugt weist eine Versorgungsebene den Gasversorgungskanal auf. Die Versorgungsebene befindet sich beispielsweise im Bereich des Grundkörpers und ist insbesondere ventilfrei. Es kann eine Sicherheitsebene vorgesehen sein, die einen ersten Ventilsitz aufweist, der beispielsweise vom Ventilsitz des Sicherheitsventils gebildet ist. Es ist auch möglich, eine Einstellebene vorzusehen, die einen zweiten Ventilsitz aufweist, der beispielsgemäß vom Ventilsitz des Einstellventils gebildet ist. In der Einstellebene kann ferner das Minimalmengenventil vorgesehen sein. Vorzugsweise findet der Gasfluss von der Versorgungsebene über die Sicherheitsebene zur Einstellebene statt und von dort aus zur Ausgangskanalmündung. In Verlaufsrichtung des Gasversorgungskanals gesehen ist die Einstellebene bevorzugt zwischen der Versorgungsebene und der Sicherheitsebene angeordnet. Durch die Reihenfolge des Gasflusses durch die Ebenen bzw. durch die Zuordnung der Ventile zu den Ebenen kann eine hohe Betriebssicherheit erreicht werden.
In seiner bevorzugten Einbaulage ist der Gehäusedeckel des Gasventilmoduls horizontal neben dem Grundkörper angeordnet. Der Gasversorgungskanal kann dabei in einer Horizontalrichtung verlaufen. Die Ebenen des Gasflusses des Gasventilmoduls sind in eine Horizontalrichtung gesehen nebeneinander angeordnet.
Es ist vorteilhaft, wenn das Einstellventil eine elektrisch ansteuerbare Einstellvorrichtung aufweist. Dies ermöglicht zum einen eine sehr genaue Einstellung der an der Ausgangskanalmündung zur Verfügung gestellten Gasmenge für das gasbetriebene Gerät. Zum anderen kann die Anordnung des Gasventilmoduls im gasbetriebenen Gerät weitgehend unabhängig von dort vorhandenen Bedienelementen erfolgen, da eine mechanische Verbindung zwischen dem Bedienelement des Geräts und dem Gasventilmodul entfallen kann.
Vorzugsweise ist das Einstellventil als Drehschieberventil ausgeführt. Es kann hierfür ein scheibenförmiges oder ein konusformiges Ventilglied aufweisen. Bei einer bevorzugsten Ausführung dient ein sich verjüngender Ventilschlitz im Einstellventil zur Einstellung der über das Einstellventil an die Ausgangskanalmündung abgegebenen Gasmenge. Es sind dadurch bauraumsparende Ausgestaltungen des Einstellventils realisierbar, die gleichzeitig eine genaue Einstellung der Gasmenge ermöglichen. Unter der Gasmenge kann der Volumenstrom oder der Massenstrom verstanden werden.
Eine Gasventilanordnung kann mehrere Gasventilmodule aufweisen. Die Gasventilmodule sind dabei über irre Grundkörper mechanisch und fluidisch verbunden. In den verbundenen Grundkörpern ist eine durchgehende, insbesondere geradlinig verlaufende zentrale Gasversorgungsleitung gebildet. Zwischen einem Gasversorgungsanschluss und der zentralen Gasversorgungsleitung kann ein zentrales Absperrventil vorgesehen sein, so dass die Gasversorgung der gesamten Gasventilanordnung sehr einfach über das zentrale Absperrventil unterbrochen werden kann. In den Grundkörpern Verbindungslöcher vorgesehen, die zur Herstellung einer mechanischen Verbindung zwischen den Grundkörpern fluchtend ausgerichtet werden, so dass ein Verbindungselement durch die Verbindungslöcher hindurch gesteckt und eine mechanische Verbindung zwischen den Grundkörpern und mithin den Gasventilmodulen der Gasventilanordnung herstellen kann. Die Gasventilanordnung ist flexibel und einfach aufbaubar durch Aneinanderreihen von Gasventilmodulen in der benötigten Anzahl. Für verschiedene gasbetriebene Geräte können daher dieselben Gasventilmodule verwendet werden. Diese können entsprechend den Anforderungen, insbesondere entsprechend der Anzahl der einzustellenden Gasflammen, zur Gasventilanordnung zusammengeschaltet werden.
Die Gasventilanordnung kann beispielsweise in gasbetriebenen Haushalts- und Küchengeräten verwendet werden, insbesondere in Kühlschränken oder Gasherden. In der bevorzugten Einbaulage beträgt die maximale Bauhöhe eines Gasventilmoduls 40 mm. Vorzugsweise ist auch die maximale Bauhöhe der Gasventilanordnung kleiner oder gleich 40 mm.
Weitere Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung oder Ansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung und sonstigen Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Einzelheiten und ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild einer Gasventilanordnung mit vier Gasventilmodulen,
2a eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Gasventilanordnung nach 1 mit vier Gasventilmodulen,
2b eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Anschlussstücks,
2c eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Abschlusselements,
3 eine perspektivische Darstellung einer Ausfüh
rungsform eines Gasventilmoduls
4 eine schematische Darstellung des Längsschnitts durch ein Modulgehäuse der Ausführungsform der Gasventilmoduls nach 3,
5a die perspektivische Teildarstellung der Ausführungsbeispiels des Gasventilmoduls nach 3 und 4 ohne ein Gehäuseteil,
5b die perspektivische Darstellung eines Grundkörpers des Gasventilmoduls nach 3, 4 und 5a,
6 eine Teildarstellung eines Querschnitts durch das Gasventilmodul an einem Minimalmengenventil,
7 ein Einstellventil und ein Minimalmengenventil einer Ausführungsform des Gasventilmoduls in perspektivischer Darstellung,
8 eine abgewandelte Ausführungsform eines Ventilsitzes des Einstellventils in schematischer Explosionsdarstellung und
9 ein Schaubild der an der Ausgangskanalmündung zur Verfügung gestellten Gasmenge G in Abhängigkeit von einem Drehwinkel α eines Einstellventilglieds des Einstellventils.
1 zeigt das Blockschaltbild einer Gasventilanordnung 10 mit mehreren Gasventilmodulen 11. Die Gasventilmodule 11 sind an eine zentrale Gasversorgungsleitung 12 parallel zueinander angeschlossen. Die zentrale Gasversorgungsleitung 12 ist an einem Ende mittels eines Abschluss elements 13 gasdicht verschlossen. Auf der dem Abschlusselement 13 entgegen gesetzten Seite ist die zentrale Gasversorgungsleitung 12 mit einem Absperrventil 14 verbunden, über das die Gasversorgung aller Gasventilmodule 11 zugelassen oder unterbrochen werden kann. Ein Anschlussstück 15 dient zum Anschluss der Gasventilanordnung 10 an eine nicht dargestellte Gaszufuhr.
In 2b ist ein Ausführungsbeispiel eines Anschlussstücks 15 in Form eines Winkelstücks dargestellt. Es weist eine im Wesentlichen ebene erste Montagefläche 16a und zweite Montagefläche 16b auf, die in etwa rechtwinkelöig zueinander ausgerichtet sind. Ein Anschlusskanal 17 des Anschlussstücks 15 mündet in den beiden Montageflächen 16a, 16b aus. Die eine Mündung an der ersten Montagefläche 16a, die zur Befestigung am Absperrventil 14 oder einem anderen Bauteil der Gasventilanordnung 10 dient, ist beispielsgemäß rechteckförmig konturiert. Eine Anschlussmündung 18 des Anschlusskanals 17 an der zweiten Montagefläche 16b weist ein Innengewinde für den Anschluss an die Gasversorgung auf. Abhängig von den verschiedenen länderspezifischen Gewindenormen können verschiedene Typen von Anschlussstücken 15 vorgesehen sein. Dadurch ist ein einfaches Anschließen der Gasventilanordnung 10 an verschiedene Gasanschlüsse mit unterschiedlichen Gewindenormen, beispielsweise metrische oder kegelige Gewinde, auf sehr einfache Weise möglich.
2c zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Abschlusselements 13 in Form eines deckelähnlichen Teils. Das Abschlusselement 13 ist im Wesentlichen rechteckig konturiert. Sowohl das Anschlussstück 15 als auch das Abschlusselement 13 weisen jeweils zwei Verbindungslöcher 19 auf, durch die Befestigungselemente zur Herstellung der mechanischen Verbindung hindurch gesteckt werden können. Darauf wird später noch näher eingegangen.
Jedes Gasventilmodul 11 weist ein Modulgehäuse 25 auf, das aus einem Grundkörper 26 und einem gasdicht mit dem Grundkörper 26 verbundenen Gehäusedeckel 27 besteht. Der Gehäusedeckel 27 kann aus einem einzigen Stück hergestellt sein oder, wie beim bevorzugten Ausführungsbeispiel mehrteilig sein. Der Gehäusedeckel 27 weist ein erstes Gehäuseteil 27a mit einer Zugangsöffnung 28 auf, die von einem deckelförmigen zweiten Gehäuseteil 27b gasdicht verschlossen ist. Beispielsgemäß ist das deckelförmige zweite Gehäuseteil 27b mit dem ersten Gehäuseteil 27a lösbar verbunden und insbesondere auf das erste Gehäuseteil 27a aufgeschraubt.
Das Gasventilmodul 11 weist eine Ventilanordnung 30 auf, die im Modulgehäuse 25 angeordnet ist. Die Form des Gehäusedeckels 27 ist an die Form der Bauteile der Ventilanordnung 30 angepasst. Zudem sind im Gehäusedeckel 27 gasführende Kanäle und Kammern vorhanden. Die Ventilanordnung 30 ist zwischen einem im Grundkörper 26 vorgesehenen Gasversorgungskanal 31 und einem Ausgangskanal 32 zwischen geschaltet. Der Ausgangskanal 32 befindet sich in einem rohrförmigen Abschnitt 34 des Gehäusedeckels 27 und mündet dort an einer Ausgangskanalmündung 33 aus. Die Ausgangskanalmündung 33 ist auf der dem Grundkörper 26 entgegen gesetzten Zugangsseite 29 des Gehäusedeckels 27 angeordnet. Beim Ausführungsbeispiel befindet sich die Ausgangsmündung 33 neben der Zugangsöffnung 28. Auch die Zugangsöffnung 2 ist auf der Zugangsseite 29 vorgesehen und von dort zugänglich.
Im Bereich der Ausgangskanalmündung 33 ist in den Ausgangskanal 32 ein Brenner-Verbindungstück 35 eingesetzt und beispielsgemäß eingeschraubt. Über dieses Brenner-Anschlussstück 35 wird eine über den Ausgangskanal 32 abge gebene Gasmenge an einen nicht näher dargestellt Brenner des gasbetriebenen Gerätes weitergeleitet.
Der Gehäusedeckel 27 verfügt über einen weiteren, zweiten rohrförmigen Abschnitt 38, der ebenfalls von der Zugangsseite 29 her zugänglich ist und dort eine Anschlussöffnung 36 aufweist, in die beispielsgemäß ein Anschlusselement 37 eingesetzt und vorzugsweise eingeschraubt ist. Über das Anschlusselement 37 können weitere Bauteile elektrisch oder mechanisch mit dem Modulgehäuse 25 oder der im Modulgehäuse 25 angeordneten Ventilanordnung 30 verbunden werden.
Zwischen den beiden rohrförmigen Abschnitten 34, 38 des Gehäusedeckels 27 erstreckt sich ein Mittelabschnitt 39. Der Mittelabschnitt 39 hat benachbart zum Auslasskanal 32 bzw. zur Auslasskanalmündung 33 einen rohrähnlichen, stutzenförmigen Abschnitt 40, der in einen quaderförmig konturieren ersten Teilabschnitt 41 des Mittelabschnitts 39 übergeht. Der erste Teilabschnitt 41 befindet sich zwischen dem stutzenförmigen Abschnitt 40 und dem zweiten rohrförmigen Abschnitt 38 an der Zugangsseite 29. Im stutzenförmigen Abschnitt 40 und im ersten Teilabschnitt 41 ist die Zugangsöffnung 28 vorgesehen, die durch das zweite Gehäuseteil 27b verschlossen ist. Sowohl der stutzenförmige Abschnitt 40 als auch der erste Teilabschnitt 41 gehen zum Grundkörper 26 hin in einen zweiten quaderförmig konturierten Teilabschnitt 42 über, dessen Höhe in etwa dem Durchmesser des stutzenförmigen Abschnitts 40 entspricht. Wegen der geringeren Höhe des ersten Teilabschnitts 41 ist zwischen den beiden Teilabschnitten 41, 42 eine Stufe 49 ausgebildet.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind elektrische Leitungen 43 durch die Zugangsöffnung 28 in das Innere des Modulgehäuses geführt. Am anderen Ende sind die elektrischen Leitungen mit einem elektrischen Anschlussmittel 44 verbunden.
Der Gehäusedeckel 27 und beispielsgemäß das erste Gehäuseteil 27a weist zur Verbindung mit dem Grundkörper 26 einen im Wesentlichen rechteckförmig konturierten Flansch 45 auf. Der Flansch 45 erstreckt sich über die gesamte Länge des Gehäusedeckels 27 in einer Längsrichtung L, die der Verlaufsrichtung des Grundkörpers 26 und des Gasversorgungskanals 31 im Grundkörper 26 entspricht. Die Länge des Gehäusedeckels 27 wird durch den Flansch 45 vorgegeben. In seinen Eckbereichen weist der Flansch 45 Befestigungsöffnungen auf, durch die herkömmliche Befestigungselemente wie Schrauben hindurch gesteckt und am Grundkörper befestigt werden können. Der Gehäusedeckel 27 ist lösbar am Grundkörper 26 befestigt und beispielsgemäß angeschraubt.
Am Grundkörper 26 ist eine Grundfläche 46 vorhanden, die zum Aufsetzen und Befestigen des Gehäusedeckels 27 dient. Die Grundfläche 46 weist daher einen ringförmig geschlossenen Anlagebereich 47 auf, in dem der Flansch 45 des Gehäusedeckels 27 an der Grundfläche 46 des Grundkörpers 26 anliegt. Die äußere Kontur der Grundfläche 46 entspricht der Außenkontur des Flansches 45 und ist beispielsgemäß rechteckförmig. Sowohl die Länge in Längsrichtung L, als auch die Höhe des Flansches 45 und der Grundfläche 46 sind daher gleich groß, wobei die Höhe in einer Höhenrichtung H quer zur Längsrichtung L gemessen wird.
Der Grundkörper 26 weist eine im Wesentlichen quaderförmige Kontur auf. Die Grundfläche 46 erstreckt sich in Längsrichtung L und quer dazu in Höhenrichtung H. Im Anlagebereich 47 der Grundfläche 46 ist eine Dichtungsnut eingebracht, in die eine Dichtung 48 eingesetzt ist, um eine gasdichte Verbindung zwischen dem Grundkörper 26 und dem Gehäusedeckel 27 herstellen zu können. Die Dichtung 48 ist ringähnlich geschlossen und einstückig ausgebildet. Sie kann im Querschnitt gesehen rechteckförmig konturiert sein, wie dies beispielsweise in 6 dargestellt ist. Alternativ ist es auch möglich, eine im Querschnitt kreisförmige Dichtung 48 vorzusehen.
In Längsrichtung L wird der Grundkörper 26 vollständig vom Gasversorgungskanal 31 durchsetzt. Der Gasversorgungskanal 31 weist beispielsgemäß einen rechteckförmigen Querschnitt auf, könnte alternativ hierzu aber auch andere Querschnittformen aufweisen. In Längsrichtung L weist der Grundkörper 26 an einem Ende eine erste Verbindungsfläche 55 und am anderen entgegen gesetzten Ende eine zweite Verbindungsfläche 56 auf. Der Gasversorgungskanal 31 mündet an der ersten Verbindungsfläche 55 in einer ersten Versorgungskanalmündung 57 und an der zweiten Verbindungsfläche 56 in einer zweiten Versorgungskanalmündung 58 aus. Die beiden Verbindungsflächen 55, 56 sind im Wesentlichen parallel zueinander orientiert. Sie erstrecken sich in einer Ebene, die in Höhenrichtung H und gleichzeitig in einer Tiefenrichtung T quer zur Längsrichtung L und quer zur Höhenrichtung H verläuft. Die Tiefenrichtung T ist im Wesentlichen rechtwinklig zur Grundfläche 46 des Grundkörpers 26 orientiert. Der Gasversorgungskanal 31 erstreckt sich zwischen den beiden Versorgungskanalmündungen 57, 58 geradlinig mit im Wesentlichen konstantem Querschnitt.
Die Verbindungsflächen 55, 56 sind an jeweils einem Verbindungsflansch 60 des Grundkörpers 26 vorgesehen. Sie sind über eine Grundplatte 61 miteinander verbunden, deren Dicke im Wesentlichen der Dicke der Verbindungsflansche 60 entspricht. Auf der dem Gehäusedeckel 27 zugewandten Seite der Grundplatte 61 befindet sich die Grundfläche 46. Ent lang der der Grundfläche 46 entgegen gesetzten Seite der Grundplatte 61 verläuft der Gasversorgungskanal 31 in einem Rohr 62. Das Rohr 62 ist im Querschnitt gesehen rechteckförmig konturiert, wobei die Innenkontur die Querschnittform des Gasversorgungskanals 31 besteht. Das Rohr 62 erstreckt sich zwischen den beiden Verbindungsflanschen 60.
Jeder Verbindungsflansch weist in Höhenrichtung H gesehen auf der einen Seite ein erstes Verbindungsloch 63 und auf der jeweils anderen Seite ein zweites Verbindungsloch 64 auf. Die beiden ersten Verbindungslöcher 63 der beiden Verbindungsflansche 60 fluchten ebenso miteinander wie die jeweiligen zweiten Verbindungslöcher 64 der beiden Verbindungsflansche 60. Auf diese Weise wird zwischen den beiden ersten Verbindungslöchern 63 und den beiden zweiten Verbindungslöchern 64 ein Durchsteckbereich 65 geschaffen, durch den ein in Längsrichtung L verlaufendes Verbindungselement 66 durchgesteckt werden kann um das Gasventilmodul 11 mittels des Grundkörpers 26 mechanisch an weitere Bauteile oder Baugruppen der Gasventilanordnung 10 anzuschließen. In Höhenrichtung H gesehen, flankieren die beiden Durchsteckbereiche 65 das Rohr 62.
Wie dies in 2a dargestellt ist, kann jeweils ein durchgehendes Verbindungselement 66 durch die jeweiligen ersten Verbindungslöcher 63 bzw. die jeweiligen ersten Verbindungslöcher 64 mehrerer Grundkörper 26 hindurch gesteckt werden, so dass auf einfache Weise mehrere Gasventilmodule miteinander verbunden werden können. Die dabei in Anlage gebrachten Verbindungsflächen 55 bzw. 56 stellen gleichzeitig eine fluidische Verbindung zwischen den Gasversorgungskanälen 31 der einzelnen Gasventilmodule 11 her. Auf diese Weise bilden die Gasversorgungskanäle 31 der Gasventilmodule 11 die zentrale Gasversorgungsleitung 12 wie dies in 1 schematisch angedeutet ist.
Im Grundkörper ist ein Abzweigkanal 70 vorhanden, der beispielsgemäß in einem Abzweigrohr 71 verläuft, das sich ausgehend vom Rohr 62 benachbart zum Durchsteckbereich 65 schräg oder gekrümmt zur Grundplatte 61 hin erstreckt. Der Abzweigkanal 70 mündet einerseits in den Gasversorgungskanal 31 und andererseits auf der Grundfläche 46 aus. Die Mündung des Abzweigkanals 70 ist beim bevorzugtem Ausführungsbeispiel in einem Eckbereich der Grundplatte 61 bzw. der Grundfläche 46 vorgesehen. Ein ringförmig geschlossener Abschnitt der Dichtung 48 umgibt die Ausmündung des Abzweigkanals 70, so dass der Abzweigkanal 70 gasdicht mit dem Gehäusedeckel 27 verbunden werden kann.
In der Grundfläche 46 können Nuten und/oder Ausnehmungen vorgesehen sein, die gemeinsam mit dem auf die Grundfläche 46 aufgesetzten Gehäusedeckel 27 gasführende Kammern oder Kanäle oder Aufnahmeräume für Bauteile der Ventilanordnung 30 bilden. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel ist in der Grundfläche 46 eine vorzugsweise L-förmig verlaufende Nut 75 eingebracht. Diese Nut 75 ist Bestandteil eines gasführenden Nutkanals 110 im Inneren des Modulgehäuses 25. die Nut 75 erstreckt sich beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel in Längsrichtung L benachbart zur Dichtung 48 oberhalb eines Durchsteckbereichs 65 auf der in Höhenrichtung H gesehen gegenüberliegenden Seite der Mündung des Abzweigkanals 70. In dem der Abzweigkanalmündung diagonal gegenüberliegende Eckbereich der Grundfläche 46 ist die Nut 75 abgewinkelt und verläuft von dort aus in Höhenrichtung H quer über die Grundfläche 46 zur anderen Seite hin. Auch in diesem Abschnitt verläuft die Dichtung 48 parallel zur Nut 75. Die Nut 75 verläuft vollständig innerhalb der ringförmig geschlossenen Dichtung 48.
In Höhenrichtung H neben der Ausmündung des Abzweigka nals 70 ist eine Vertiefung 76 in der Grundfläche 46 vorhanden, die gemeinsam mit einer zugeordneten Ausnehmung 77 im Gehäusedeckel 27 einen Aufnahmeraum 97 für ein Bauteil der Ventilanordnung 30 bildet.
Im Folgenden wird insbesondere unter Bezugnahme auf 4 die Ventilanordnung 30 sowie der Gasfluss innerhalb des Modulgehäuses 25 näher erläutert.
Die Ventilanordnung 30 weist mehrere und beispielsgemäß drei Ventile auf: ein Sicherheitsventil 80, ein Einstellventil 81 und ein Minimalmengenventil 82. Vom Versorgungskanal 31 fließt das Gas zunächst über das Sicherheitsventil 80 zum Einstellventil 81 und Minimalmengenventil 82, die parallel zueinander geschaltet sind (1).
Das Sicherheitsventil 80 ist stromabwärts des Abzweigkanals 70 vorgesehen. Im Gehäusedeckel 27 ist ein Eingangskanal 83 vorhanden, der fluidisch mit dem Abzweigkanal 70 verbunden ist. Der Eingangskanal 83 mündet in eine Sicherheitsventilkammer 84, in der das Sicherheitsventilglied 85 angeordnet ist und mit einem Ringanschlag 86 des Gehäusedeckels 27 einen ersten Ventilsitz 87 bildet. Das Sicherheitsventilglied 85 ist scheibenförmig ausgestaltet und fest mit einem ersten Betätigungsstößel 88 verbunden, der wiederum mit einer Halteeinrichtung 89 des Sicherheitsventils 80 verbunden ist. Eine Sicherheitsfeder umgibt den ersten Betätigungsstößel koaxial und drückt das Sicherheitsventilglied 85 gegen den Ringanschlag 86. In seiner unbetätigten Ruhestellung ist das Sicherheitsventil 80 geschlossen.
Beim Ausführungsbeispiel ist das Sicherheitsventil 80 von einem Magnetventil gebildet, so dass die Halteeinrichtung 89 einen Anker 89a und einen aufweist. Der Anker 89a ist fest mit dem ersten Betätigungsstößel 88 verbunden. Koaxial zum Anker 89a ist der Haltemagnet 89b vorgesehen, über den der Anker 89 bewegt werden kann. Beispielsgemäß verläuft die Mittellängsachse des ersten Betätigungsstößels 88, des Ankers 89a sowie des Haltemagneten 89b in Tiefenrichtung T des Gasventilmoduls 11 und somit in etwa rechtwinkelig zur Grundfläche 46 des Grundkörpers 26. Das Sicherheitsventilglied 85 kann zwischen einer geschlossenen Schaltstellung, in der es am Ringanschlag 86 anliegt und einer geöffneten Schaltstellung, in der es vom Ringanschlag 86 beabstandet ist umgeschaltet werden.
Der Ringanschlag 86 umschließt eine Sicherheitsventilöffnung 95, die in einen Durchgangskanal 96 im Gehäusedeckel 27 einmündet. Der Durchgangskanal 96 mündet an seinem anderen Ende in die Nut 75 an der Oberseite des Grundkörpers 26. Bei dem in 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Durchgangskanal 96 ausgehend von der Sicherheitsventilöffnung 95 einen sich in Langsrichtung L erstreckenden Abschnitt, an dem sich ein quer dazu in Tiefenrichtung T erstreckender weiterer Abschnitt anschließt, der in die Nut 75 einmündet. Es versteht sich, dass alternativ hierzu andere Kanalführungen möglich sind.
Der durch die Vertiefung 76 im Grundkörper 26 und die Ausnehmung 77 im Gehäusedeckel 27 gebildete Aufnahmeraum 97 ist in Tiefenrichtung T und mithin in Schaltrichtung des Sicherheitsventils 80 zwischen dem ersten Ventilsitz 87 und dem Grundkörper 26 vorgesehen. Aus diesem Aufnahmeraum 97 ragt ein zweiter Betätigungsstößel 98 heraus, der zur Betätigung des Sicherheitsventilglieds 85 vorgesehen ist. Das Betätigungsende des zweiten Betätigungsstößels 98 befindet sich in Ruhelage im Bereich der Sicherheitsventilöffnung 95 benachbart zum ersten Ventilsitz 87. Die beiden Betätigungsstößel 88, 98 sind auf einer gemeinsamen Längsachse angeordnet. An dem im Aufnahmeraum 97 angeordneten Ende des zweiten Betätigungsstößels 98 ist eine Endplatte 99 befestigt. Koaxial zum zweiten Betätigungsstößel 98 zwischen der Endplatte 99 und der Wand des Aufnahmeraums 97 ist eine Rückholfeder 100 vorgesehen, die den zweiten Betätigungsstößel 98 vom Sicherheitsventilglied 80 wegdrückt. Der zweite Betätigungsstößel 98 ist mittels der Rückholfeder 100 in seine unbetätigte Stellung vorgespannt, die die Ruhelage des zweiten Betätigungsstößels 98 darstellt.
In den Aufnahmeraum 97 ragt ein Hebelarm 105 hinein, der sich beispielsgemäß in seiner Ruhelage in Längsrichtung L erstreckt. An seinem im Aufnahmeraum 97 angeordneten Ende ist der Hebelarm 105 auf einem schematisch angedeuteten Hebelarmlager 106 schwenkbar abgestützt. Auf der dem Hebelarmlager 106 entgegen gesetzten Seiten des Hebelarms 105 liegt die Endplatte 99, die durch die Federkraft der Rückholfeder 100 gegen den Hebelarm 105 gedrückt wird. Mit seinem dem Hebelarmlager 106 entgegen gesetzten Ende ist der Hebelarm 105 mit einem Zuganker 107 eines Zugmagneten 108 verbunden. Der Zugmagnet 108 weist eine den Zuganker 107 koaxial umgebende Magnetspule 109 auf, die in bestromten Zustand den Zuganker 107 in Tiefenrichtung T vom Grundkörper 26 weg bewegen kann. Über den Hebelarm 105 wird dadurch die Endplatte 99 gegen die Kraft der Rückholfeder 100 vom Grundkörper 26 weg bewegt, wodurch der zweite Betätigungsstößel 98 in Tiefenrichtung T zum Sicherheitsventilglied 85 hin verlagert werden kann. Befindet sich das Siecherheitsventil 80 in seiner geschlossenen Schaltstellung kann der zweite Betätigungsstößel 98 das Sicherheitsventilglied 85 vom Ringanschlag 86 weg bewegen und das Sicherheitsventil 80 öffnen.
Das Sicherheitsventil 80 kann somit über zwei unabhängig steuerbare Antriebseinrichtungen 89, 108 beeinflusst werden. Der durch den Zugmagneten 108 betätigbare zweite Betätigungsstößel 98 dient dabei lediglich zum Öffnen des Sicherheitsventils 80. In bestromtem Zustand hält die Halteeinrichtung 89 das Sicherheitsventil 80 geöffnet. Ist der Haltemagnet 89b unbestromt, wird das Sicherheitsventilglied 85 durch die Sicherheitsfeder 91 gegen den Ringanschlag 86 in die geschlossene Stellung des Sicherheitsventils 80 gebracht.
Die Nut 75 ist zur Bildung eines gasführenden Nutkanals 110 durch eine Deckplatte 111 des Gehäusedeckels 27 geschlossen. Über ein Durchgangsloch 112 ist der Nutkanal 110 fluidisch mit einer Einstellventilkammer 113 verbindbar. In die Einstellventilkammer 113 mündet auch der Ausgangskanal 32. In der Einstellventilkammer 113 ist ein Einstellventilglied 114 des Einstellventils 81 angeordnet. Das Einstellventil 81 dient dazu die Gasmenge, die durch die Einstellventilkammer 113 vom Nutkanal 110 in den Ausgangkanal 32 fließt, vorzugeben. Durch das Einstellventil 81 kann der gewünschte Gasvolumenstrom bzw. der gewünschte Gasmassenstrom variiert werden.
Das Einstellventil 81 ist beim bevorzugten Ausführungsbeispiel als Drehschieberventil ausgeführt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Drehschieberventils ist das Ventilglied 114 scheibenförmig ausgestaltet. In das scheibenförmigen Ventilglied 114 ist ein Einstellschlitz 115 eingebracht, der in Umfangsrichtung verläuft und sich dabei über einen vorgegebenen Winkelbereich erstreckt, der beispielsweise etwa zwischen 30° und 50° betragen kann. Der Einstellschlitz 115 verjüngt sich von einem Ende zum anderen Ende hin kontinuierlich. An seiner weitesten Stelle entspricht die Schlitzweite in etwa der Größe des Durchgangslochs 112.
Das scheibenförmige Einstellventilglied 114 ist beim beschriebenen Ausführungsbeispiel in der Einstellventilkammer 113 auf die Deckplatte 111 exzentrisch zum Durchgangsloch 112 aufgesetzt, so dass ein Abschnitt des Einstellschlitzes 115 mit dem Durchgangsloch 112 fluchtend angeordnet werden kann. Das scheibenförmige Einstellventilglied 114 wird mittels einer Druckfeder 116 gegen die Deckplatte 111 gedrückt, wodurch ein zweiter Ventilsitz 119 der Ventilanordnung 30 gebildet ist. Die Druckfeder 116 stützt sich auf der dem Ventilglied 114 entgegengesetzten Seite an einer Dichtplatte 117 ab, die dichtend an der Wand der Einstellventilkammer 113 anliegt. Die Druckfeder 116 umgibt eine Antriebsachse 118 des Einstellventils 81 koaxial, die drehfest mit dem scheibenförmigen Einstellventilglied 114 verbunden ist. Die Antriebsachse 118 durchsetzt die Dichtplatte 117 und ragt aus der Einstellventilkammer 113 heraus. Die Antriebsachse 118 erstreckt sich beispielsgemäß in Tiefenrichtung T im Wesentlichen rechtwinklig zur Grundfläche 46 des Grundkörpers 26.
In einer Antriebskammer 120 des Gehäusedeckels 27 in Tiefenrichtung T anschließend an die Einstellventilkammer 113 ist ein Einstellantrieb 121 des Einstellventils 81 angeordnet. Der Einstellantrieb 121 kann als elektrisch ansteuerbarer Elektromotor und insbesondere als Schrittmotor ausgeführt sein. Über ein Getriebe 122 ist der Einstellantrieb 121 mit der Antriebsachse 117 verbunden. In der Antriebskammer 120 ist ferner ein Positionssensor 123 angeordnet, der zur Erfassung der Drehstellung des Einstellventilglieds 114 dient. Die Drehstellung des Einstellventilglieds 114 wird indirekt durch die Drehstellung eines mit dem Ventilglied 114 bewegungsgekoppelten Elements erfasst. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel erfasst der Positionssensor 123 die Drehstellung eines Getriebezahnrads 124, wie dies in 7 veranschaulicht ist. Der Positionssensor 123 kann als Reed-Kontakt ausgeführt sein. Das Zahnrad 124 ist magnetisiert, so dass die Zähne des Zahnrads 124 während dessen Drehung jeweils einen Schließimpuls des Reed-Kontaktes 123 auslösen, wenn sich einer der Zähne am Reed-Kontakt vorbeibewegt. Bei geschlossenem Reed-Kontak 123 kann durch diesen ein Strom fließen. Durch zählen der Stromimpulse kann nunmehr die Drehbewegung des Zahnrades 124 erfasst werden. Über die bekannte Übersetzung des Getriebes 122 lässt sich die Drehstellung des Einstellventilglieds 114 ermitteln. Die beiden End-Drehstellungen α_min und α_max des Einstellventilgliedes 114 – entsprechend einem vollständig geschlossenes Einstellventil bzw. einem vollständig geöffnetes Einstellventil – sind durch nicht näher veranschaulichte mechanische Anschläge vorgegeben.
Durch betätigen des Einstellantriebs 121 und die dadurch veranlasste Drehung des Ventilglieds 114 wird der Einstellschlitz 115 gedreht. Der Volumenstrom bzw. der Massenstrom durch das Durchgangsloch 112 und den Einstellschlitz 115 in die Einstellventilkammer 113 wird abhängig davon eingestellt, wie groß die lichte Weite des Abschnitts des Einstellschlitzes 115 ist, der fluchtend mit dem Durchgangsloch 112 angeordnet ist. Durch die Drehung des Einstellventilgliedes 114 kann mithin die Durchflussmenge eingestellt werden, wobei auch ein vollständiges Verschließen des Durchgangslochs 112 möglich ist.
In 8 ist eine alternative Ausgestaltung des Einstellventils 81 dargestellt. Auch hier ist das Einstellventil 81 als Drehschieberventil ausgeführt. Im Unterschied zur bevorzugten Ausführungsform nach 4 weist das Einstellventil 81 ein konisches oder kegelstumpfförmiges Einstellventilglied 114' auf. In der Mantelfläche des konischen Einstellventilglieds 114' ist der Einstellschlitz 115' vorgesehen, der sich von einem Endbereich zum anderen Endbereich hin kontinuierlich verjüngt. Im Inneren des konischen Einstellventilglieds 114' ist ein Hohlraum 125 vorgesehen, in dem der Einstellschlitz 115' einmündet. Der Hohlraum 125 ist axial an der kleineren Kreisfläche des konischen Einstellventilglieds 114' offen, wo er in Gebrauchslage mit dem Durchgangsloch 112 fluchtet. Für das konische Einstellventilglied 114' ist ein konischer Ventilsitz 126 vorhanden, der die Form einer Kegelstumpfmantels aufweist. Die Innenkontur des konischen Ventilsitzes 126 entspricht der Außenkontur des konischen Ventilglieds 114'. In die Wandung des konischen Ventilsitzes 126 ist eine Ausgangsöffnung 127 eingebracht, die fluidisch mit dem Ausgangskanal 32 verbunden ist. Durch eine Drehung des konischen Ventilgliedes 114' relativ zum konischen Ventilsitz 126 kann die Durchflussmenge variiert werden. Das Gas strömt vom Durchgangsloch 112 in den Hohlraum 125 und von dort durch den Einstellschlitz 115' und die Ausgangsöffnung 127 in den Ausgangskanal 32. Der Volumenstrom oder Massenstrom hängt davon ab, welcher Bereich des Einstellschlitzes 115' mit der Ausgangsöffnung 127 fluchtet. Die Funktionsweise entspricht insoweit prinzipiell der des Einstellventils 81 mit scheibenförmigen Ventilglied 114' wie dies oben im Zusammenhang mit 4 beschrieben wurde.
In der Deckplatte ist mit Abstand in Längsrichtung L eine weitere Durchgangsöffnung 130 eingebracht, die den Nutkanal 110 fluidisch mit einer Fluidkammer 131 im Gehäusedeckel 27 verbindet. Die Fluidkammer 131 schließt sich axial an einen Ventilaufnahmeraum 132 an. Der Ventilaufnahmeraum 132 ist beispielsgemäß zylindrisch konturiert, wobei mehrere zylindrische Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind. Der Ventilaufnahmeraum 132 ist von außen her über eine Einstrecköffnung 133 im Modulgehäuse 25 bzw. im Gehäusedeckel 27 zugänglich. Über die Einstecköffnung 133 wird das Minimalmengenventil 82 in den Ventilaufnahmeraum 132 eingesetzt. Das Minimalmengenventil 82 ist im Wesentlichen zylindrisch konturiert. In seinen einen, inneren Endabschnitt 134 ist eine Axialbohrung 135 eingebracht, die am inneren Endabschnitt 134 eine Axialmündung 136 aufweist. Die Axialbohrung 135 ist bei in den Ventilaufnahmeraum eingesetzten Minimalmengenventil 82 fluidisch mit der Fluidkammer 131 verbunden. Im inneren Endabschnitt 134 ist ferner eine erste Radialbohrung 137 und in axialem Abstand dazu eine zweite Radialbohrung 138 eingebracht, die einerseits auf der Außenfläche des inneren Endabschnitts 134 ausmünden und andererseits jeweils in die Axialbohrung 135 einmünden. Zwei Ringdichtungen 139 umschließen den inneren Endabschnitt 134 ringförmig und liegen dichtend an der Wand des Ventilaufnahmeraums 134 an. Eine der Ringdichtungen ist zwischen den beiden Radialbohrungen 137, 138 angeordnet während die andere Ringdichtung 139 zwischen der Axialmündung 136 und den beiden Radialbohrungen 137, 13 sitzt.
An den inneren Endabschnitt 134 schließt sich ein Gewindeabschnitt 140 mit einem Außengewinde ein. Auf dem Gewindeabschnitt 140 folgt ein Kopfabschnitt 141 des Minimalmengenventils 82. Im Kopfabschnitt 141 ist eine Ringnut 142 vorhanden, in der ein ringförmiges Dichtelement 143 sitzt, das an der Wand des Ventilaufnahmeraums 132 dichtend anliegt. In der axialen äußeren Endfläche des Minimalmengenventils 82 ist ein Bedienschlitz 144 vorhanden, ähnlich einem geschlitzten Schraubenkopf.
In den Ventilaufnahmeraum 132 mündet auf Höhe des inneren Endabschnitts 134 ein Minimalmengenkanal 150, der den Ventilaufnahmeraum 132 fluidisch mit dem Ausgangskanal 32 verbindet. Bei in den Ventilaufnahmeraum eingesetztem Minimalmengenventil 82 besteht entweder eine fluidische Verbindung zwischen Fluidkammer 131 und Minimalmengenkanal 150 über die Axialbohrung 135 und die erste Radialbohrung 137 oder über die Axialbohrung 135 und die zweite Radialbohrung 138. Dies hängt davon ab, in welcher Einsteckposition sich das Minimalmengenventil 82 befindet. Durch die Ringdichtungen 139 kann nur eine Radialbohrung eine fluidische Verbindung zum Minimalmengenkanal 150 herstellen. Abhängig von der Einsteckposition kann entweder die erste Radialbohrung 137 oder die zweite Radialbohrung 138 mit dem Minimalmengenkanal 150 fluidisch verbunden sein. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel haben die beiden Radialbohrungen 137 einen unterschiedlichen Durchmesser, wodurch der in den Ausgangskanal 32 fließende minimale Volumen- oder Massenstrom eingestellt werden kann. Beispielsgemäß ist der Durchmesser der ersten Radialbohrung 137 deutlich kleiner als der der zweiten Radialbohrung 138, die einen größeren axialen Abstand von der Axialmündung 136 aufweist.
Der Ventilaufnahmeraum 132 erstreckt sich beim bevorzugten Ausführungsbeispiel in Höhenrichtung H unmittelbar oberhalb des in Höhenrichtung H verlaufenden Abschnitts der Nut 75 bzw. des Nutkanals 110. Der Auslasskanal 32 ist in Tiefenrichtung T im Anschluss an den Ventilaufnahmeraum 132 vorgesehen und verläuft im Wesentlichen rechtwinkelig zur Grundfläche 46 des Grundkörpers 26. Beim Ausführungsbeispiel ist der Ausgangskanal 32 innerhalb des ersten rohrförmigen Abschnitts 34 des Gehäusedeckels 27 vorgesehen. Im zweiten rohrförmigen Abschnitt 38 des Gehäusedeckels 27 ist das Sicherheitsventil 80 angeordnet. Im Mittelabschnitt 39 befindet sich der Zugmagnet 108 sowie das Einstellventil 81. Der Zugmagnet 108 und das Einstellventil 81 sind über die Zugangsöffnung 28 zugänglich, wenn das zweite Gehäuseteil 27b abgenommen ist. Der Zugang zur Halteeinrichtung 89 des Sicherheitsventils 80 erfolgt über die Anschlussöffnung 36. Sowohl die Anschlussöffnung 36 als auch die Zugangsöffnung 28 sind von der Zugangsseite 29 her zugänglich.
In der bevorzugten Einbaulage des Gasventilmoduls 10 verläuft die Höhenrichtung H vertikal. Die Bauhöhe in Höhenrichtung H des Gasventilmoduls 10 beträgt maximal 40 mm, so dass ein flach bauendes Modulgehäuse 25 erreicht ist. Auch wenn nur ein geringer Bauraum in einem Gerät zur Verfügung steht, kann das Gasventilmodul 10 eingesetzt werden, beispielsweise unmittelbar unterhalb eines Ceranfeldes eines gasbetriebenen Herdes.
Das Gasventilmodul 11 weist drei verschiedene Ebenen auf, die unterschiedliche Funktionen erfüllen. Über eine Versorgungsebene V, die den Gasversorgungskanal 31 enthält und keine Ventile der Ventilanordnung 30 aufweist, erfolgt die Gaszufuhr zum Gasventilmodul. Die Versorgungsebene V ist ventilsitzfrei. Eine Sicherheitsebene S enthält den ersten Ventilsitz 87 des Sicherheitsventils 80. Das über die Versorgungsebene V zugeführte Gas fließt zunächst zum ersten Ventilsitz 87 der Sicherheitsebene S. Von der Sicherheitsebene S strömt das Gas weiter zu einer Einstellebene E mit einem zweiten Ventilsitz 119 der Ventilanordnung 30. In der Einstellebene E wird die am Ausgangskanal 32 zur Verfügung gestellte Gasmenge G variiert. In der Einstellebene E ist beispielsgemäß ferner das Minimalmengenventil 82 vorgesehen parallel zum zweiten Ventilsitz 119 vorgesehen.
Zur Ansteuerung eines oder mehrerer Gasventilmodule 11 ist eine Steuereinrichtung 155 vorhanden, die der Einstellantrieb 121 sowie den Zugmagneten 108 ansteuert. Die Steuereinrichtung 155 kann über elektrischen Anschlussmittel 44 mit der Ventilanordnung 30 und dem Positionssensor 123 elektrisch verbunden sein. Vom Positionssensor 123 wird der Steuereinrichtung 155 ein Sensorsignal zugeführt, auf dessen Basis die Steuereinrichtung 155 die Stellung des Einstellventilgliedes 14 bestimmen kann. Die Halteeinrichtung 89 des Sicherheitsventils 80 wird von einem Thermoelement 156 mit Strom versorgt, wenn der dem Gasventilmodul 11 zugeordnete Brenner betrieben wird. Das Thermoelement 156 erhitzt sich und versorgt den Betätigungsmagneten 90 mit Strom. In der elektrischen Verbindung zwischen dem Thermoelement 156 und dem Betätigungsmagneten 90 ist ein ansteuerbarer Schalter 157 zwischengeschaltet, der von der Steuereinrichtung 155 angesteuert wird. Beim gesteuerten Schalter 157 kann es sich beispielsweise um ein Relais handeln.
Das Gasventilmodul 11 arbeitet wie folgt: Bei geöffnetem Absperrventil 14 der Gasventilanordnung 10 wird Gas in den Gasversorgungskanal 31 aller Gasventilmodule 11 der Gasventilanordnung 10 zugeführt. Vom Gasversorgungskanal 31 fließt das Gas über den Abzweigkanal 70 und den Eingangskanal 83 in die Sicherheitsventilkammer 84. Ist der dem Gasventilmodul 11 zugeordnete Brenner des gasbetriebenen Geräts noch nicht betrieben, befindet sich das Sicherheitsventil 80 in seiner Schließstellung, so dass das Gas aus der Sicherheitsventilkammer 84 nicht in den Durchgangskanal 96 fließen kann. Zum Starten des Brenners wird der Zugmagnet 108 aktiviert, wodurch das Sicherheitsventilglied 85 vom zweiten Betätigungsstößel 98 vom Ringanschlag 86 entfernt und mithin das Sicherheitsventil 80 geöffnet wird. Das Gas fließt nunmehr über den Durchgangskanal 96 in den Nutkanal 110. Vom Nutkanal 110 strömt Gas durch die Durchgangsöffnung 31 in die Fluidkammer 131 und von dort durch die Axialbohrung 135 und eine der beiden Radialbohrungen 137, 138 sowie den Minimalmengenkanal 150 in den Ausgangskanal 32. Abhängig von der Drehstellung des Einstellventilglieds 114 fließt zudem Gas über das Durchgangsloch 112 und den Einstellschlitz 115 in die Einstellventilkammer 113 und von dort aus ebenfalls in den Ausgangskanal 32. Der Brenner kann nun gezündet werden.
Sobald die Flamme brennt erzeugt das Thermoelement 156 einen Strom und der Haltemagnet 89b zieht den Anker 89a des Sicherheitsventils 80 an, so dass dieses in seiner geöffneten Stellung gehalten wird. Der Zugmagnet 108 muss nunmehr nicht mehr bestromt werden und kann in seine Ruhelage abfallen. Über das Einstellventil 81 kann die dem Brenner zur Verfügung gestellte Gasmenge G und damit die gewünschte Flamme eingestellt bzw. variiert werden. Durch das Minimalmengenventil 82 fließt stets ein Mindestgasmenge G_min in den Ausgangskanal 32, so dass die Flamme nicht erlischt, auch wenn das Einstellventil 81 in seine vollständig geschlossene Stellung gebracht wird.
Zum Löschen der Flamme steuert die Steuereinrichtung 155 den gesteuerten Schalter 157 an und unterbricht die Stromversorgung des Haltemagneten 90 des Sicherheitsventils 80. Über die Sicherheitsfeder 91 wird das Sicherheitsventil 80 in seine geschlossene Stellung umgeschaltet. Die Gaszufuhr zum Einstellventil 81 sowie zum Minimalmengenventil 82 ist unterbrochen und am Ausgangskanal 82 tritt kein Gas aus. Die Flamme am Brenner erlischt.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel kann die am Ausgangskanal 32 über das Minimalmengenventil 82 zur Verfügung gestellte Mindestgasmenge G sehr einfach eingestellt werden. Das Minimalmengenventil 82 ist mechanisch durch eine Bedienperson zwischen mehreren und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen zwei Schaltstellungen umschaltbar. In 6 ist die zweite Schaltstellung dargestellt. Der Ventilkörper des Minimalmengenventils 82 ist in den Ventilaufnahmeraum 132 soweit eingeschoben, bis das Außengewinde des Gewindeabschnitts 140 an einem zugeordneten Innengewinde 145 des Ventilaufnahmeraums 132 anliegt. In dieser zweiten Schaltstellung besteht eine fluidische Ver bindung zwischen der ersten Radialbohrung 137 und dem Minimalmengenkanal 150, da die beiden Ringdichtungen 139 zu beiden Seiten des Minimalmengenkanals 150 an der Wand des Ventilaufnahmeraums 132 anliegen.
Wird das Minimalmengenventil 82 vollständig in den Ventilaufnahmeraum 132 eingeschraubt, so besteht eine fluidische Verbindung zwischen der zweiten Radialbohrung 138 und dem Minimalmengenkanal 150. In dieser ersten Schaltstellung befinden sich beide Ringdichtungen axial gesehen zwischen dem Fluidraum 131 und dem Minimalmengenkanal 150, so dass die erste Radialbohrung 137 fluidisch vom Minimalmengenkanal 150 getrennt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Querschnittsgrößen der beiden Radialbohrungen 137, 138 kann die Mindestgasmenge G_min, die durch das Minimalmengenventil 82 fließt eingestellt werden.
Wird zum Betrieb des gasbetriebenen Geräts Flüssiggas verwendet, so ist eine geringere Mindestgasmenge erforderlich, um die Flamme am brennen zu erhalten. Das Minimalmengenventil 82 wird in seine zweite Schaltstellung gebracht, in der es einen ersten, kleinen Gasvolumenstrom in den Ausgangskanal 32 zulässt. Hierbei fließt das Gas durch die erste Radialbohrung 137. Wird hingegen Erdgas zum Betrieb verwendet, kann die Bedienperson das Minimalmengenventil 82 mechanisch sehr einfach in seine erste Schaltstellung bringen, beispielsgemäß durch vollständiges Einschrauben des Minimalmengenventils 82 in den Ventilaufnahmeraum 132. In dieser ersten Schaltstellung wird ein größerer minimaler Volumenstrom am Ausgangskanal 32 zur Verfügung gestellt als in der zweiten Schaltstellung.
In 9 ist die am Ausgangskanal 32 zur Verfügung gestellte Gasmenge G in Abhängigkeit von der Drehstellung α des Einstellventilglieds 114 dargestellt. Befindet sich das Einstellventilglied 114 in seiner Drehstellung α = α_min, so wird über das Einstellventil 81 kein Gas zum Ausgangskanal 32 geliefert. Diese vollständig geschlossene Schaltstellung kann über einen mechanischen Anschlag vorgegeben sein. Die am Ausgangskanal 32 verfügbare Gasmenge entspricht dabei der durch das Minimalmengenventil 82 vorgegebenen Mindestgasmenge G_min Ein weiterer mechanischer Anschlag kann die Drehstellung α = α_max des Einstellventilglieds 114 vorgeben, in der der maximal mögliche Durchfluss an Gas über das Einstellventil 81 in den Ausgangskanal 32 möglich ist. In 9 ist diese über einen mechanischen Anschlag vorgegebene, die maximale Gasmenge von der Drehstellung mit α_max gekennzeichnet. In dieser Schaltstellung wird die maximal mögliche Gasmenge G_max über das Einstellventil 81 an den Ausgangskanal 32 abgegeben.
In der Steuereinrichtung 155 ist ferner ein Zwischenanschlag programmiert, wenn Flüssiggas zum Betrieb verwendet wird. Dann muss die Durchflussmenge auf einen geringeren maximalen Wert begrenzt werden, der in 9 mit G_max,F gekennzeichnet ist. Diese Durchflussmenge wird bei einer Drehstellung α_max,F des Einstellventilgliedes 114 erreicht. Über den Positionssensor 123 kann diese Position erkannt werden. Ein weiteres Öffnen des Einstellventils 81 wird über die Steuereinrichtung 155 verhindert.
Beim Einsatz der Gasventilanordnung 10 in einem Herd ist jeder Herdplatte ein Gasventilmodul 11 zugeordnet. Über ein nicht näher gezeigtes Bedienfeld kann der Steuereinrichtung 155 die gewünschte Größe der Gasflamme übermittelt werden, insbesondere in Form eines elektrischen Sollwertes D. Die Steuereinrichtung 155 steuert dann das Gasventilmodul 11 an, um die Flamme entsprechend dem Bedienerwunsch einzustellen. Ist die Steuereinrichtung 155 mehreren Gasventilmodulen 11 zugeordnet, so erhält sich für jedes der Gasventilmodule einen separaten Sollwert D.

Claims

Gasventilmodul für eine Gasventilanordnung (10), mit einem Modulgehäuse (25), das einen Grundkörper (26) und einen gasdicht mit dem Grundkörper (26) verbundenen Gehäusedeckel (27) aufweist, mit einem im Grundkörper (26) vorgesehenen Gasversorgungskanal (31), mit einem im Grundkörper (26) vom Gasversorgungskanal (31) abzweigenden, innerhalb des Gehäusedeckels (27) ausmündenden Abzweigkanal (70), mit einer am Gehäusedeckel (27) vorgesehenen Ausgangskanalmündung (33), und mit einem zwischen Abzweigkanal (70) und Ausgangskanalmündung (33) angeordneten Einstellventil (81) zur Einstellung der an der Ausgangskanalmündunc (33) zur Verfügung stehenden Gasmenge (G).
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasversorgungskanal (31) in einer ersten Verbindungsfläche (55) des Grundkörpers (26) eine erste Versorgungskanalmündung (57) und in einer zweiten Verbindungsfläche (56) des Grundkörpers (26) eine zweite Versorgungskanalmündung (58) aufweist, wobei die Verbindungsflächen (55, 56) zur Verbindung des Gasventilmoduls (11) mit anderen Bauteilen der Gasventilanordnung (10) dienen.
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzweigkanal (70) an einer Grundfläche (46) des Grundkörpers (26) ausmündet.
Gasventilmodul nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche (46) zwischen den beiden Verbindungsflächen (55, 56) vorgesehen ist.
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts nach dem Abzweigkanal (70) ein Sicherheitsventil (80) zum Öffnen und Unterbrechen des Gasflusses vorgesehen ist.
Gasventilmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sicherheitsventilglied (85) des Sicherheitsventils (80) zwei unabhängig voneinander betätigbare Betätigungsstößel (88, 98) zugeordnet sind.
Gasventilmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Betätigungsstößel (98) über einen quer dazu angeordneten Hebelarm (105) durch eine Betätigungseinrichtung (108) bewegbar ist.
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Einstellventil (81) ein Minimalmengenventil (82) geschaltet ist, das unabhängig von der Einstellung des Einstellventils (81) eine minimale Gasmenge (G_min) an der Ausgangskanalmündung (33) zur Verfügung stellt.
Gasventilmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Minimalmengenventil (82) mehrere und insbesondere zwei Schaltstellungen aufweist.
Gasventilmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstellung durch die Einsetzposition des Minimalmengenventils (82) im Modulgehäuse (25) vorgegeben ist.
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Gasversorgungskanal (31) aufweisende Versorgungsebene (V), eine einen ersten Ventilsitz (87) aufweisende Sicherheitsebene (S) und eine einen zweiten Ventilsitz (119) aufweisende Einstellebene (E) vorhanden sind.
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (27) in Einbaulage des Gasventilmoduls (10) horizontal neben dem Grundkörper (26) angeordnet ist.
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellventil (81) eine elektrisch ansteuerbare Einstellvorrichtung (121) aufweist.
Gasventilmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellventil (81) als Drehschieberventil mit einem scheibenförmigen oder einem konusförmigen Ventilglied (114, 114') ausgeführt ist.
Gasventilanordnung mit wenigstens einem Gasventilmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.