DE102010012435B4 - Stellantrieb für ein Gasventil - Google Patents
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Abstract
Stellantrieb (3) für ein Gasventil, bestehend aus • einem Gehäuse (9), das durch einen Deckel (10) verschlossen ist, wobei zwischen dem Gehäuse (9) und dem Deckel (10) eine Arbeitsmembran (8) eingespannt ist, die den von Gehäuse (9) und Deckel (10) umschlossenen Raum in eine deckelseitige Arbeitsdruckkammer (11) und eine gehäuseseitige Ausgangsdruckkammer (13), die über eine Ausgangsdruckleitung (14) mit der Ausgangsseite des Gasventils (2) verbunden ist, unterteilt, • einem im Gehäuse (9) schwenkbar gelagertem Hebel (15), der sich einerseits an der Arbeitsmembran (8) abstützt, und der andererseits über einen Antriebsstößel (16) auf einen Schließkörper (17) des Gasventils (2) wirkt, • einem über eine Sollwertfeder (23) einstellbaren Druckbegrenzungsventil (6), dessen Druckkammer (21) über einen Kanal (22) mit der deckelseitigen Arbeitsdruckkammer (11) verbunden ist und über einen durch einen Verschluss (18) verschließbaren Ventilsitz (20) mit der Ausgangsdruckleitung (14) verbindbar ist, • einem Magnetventil (7), das über eine Eingangsdruckleitung (12) mit der Eingangsseite das Gasventils (2) verbunden ist, • einer in der Eingangsdruckleitung (12) stromauf des Magnetventils (7) befindlichen Drossel (29), die eine manuelle Einstellung des Öffnungsquerschnittes der Eingangsdruckleitung (12) ermöglicht, • wobei das doppelt wirkende Magnetventil (7) in geschlossenem Zustand die Eingangsdruckleitung (12) verschließt und gleichzeitig einen Verbindungskanal (28) zwischen der deckelseitigen Arbeitsdruckkammer (11) und der gehäuseseitigen Ausgangsdruckkammer (13) öffnet, wohingegen bei geöffnetem Magnetventil (7) die Eingangsdruckleitung (12) mit der deckelseitigen Arbeitsdruckkammer (11) und der Druckkammer (21) des Druckbegrenzungsventils (6) verbunden ist.
Description
- Technisches Gebiet
- Die Erfindung betrifft einen Stellantrieb für ein Gasventil zum Regeln des Druckes und zum Absperren des Gasstromes in einer Gasleitung.
- Stand der Technik
- Gasventile mit Stellantrieben werden vor Gasverbrauchseinrichtungen eingesetzt. Mit diesen Gasventilen wird der Druck des Gasstromes geregelt. Weiterhin ermöglicht das Gasventil ein Absperren des Gasstromes.
- So ist aus der
DE 100 18 757 A1 eine Gasarmatur zum Regeln des Druckes und zum Absperren des Gasstromes bekannt. Diese Gasarmatur besitzt zwei hintereinander geschaltete Hauptventile, die über je eine Membran gesteuert werden. Dabei bildet jede Membran in einem Membrangehäuse eine erste und eine zweite Kammer, wobei die erste Kammer mit einer Stelldruckleitung verbunden ist, die stromauf der Hauptventile an die Gasleitung angeschlossen ist. - Jedes Hauptventil weist zwei Schließkörper auf, wobei ein Schließkörper vom Gasstrom in Schließrichtung und der andere Schließkörper in Öffnungsrichtung belastet ist. Der Stelldruck in den beiden ersten Kammern wird in Abhängigkeit vom Ausgangsdruck geregelt. Die beiden zweiten Kammern werden mit dem Druck des Gasstromes zwischen den beiden Stellgliedern beaufschlagt.
- Bei dieser bekannten Gasarmatur ist es von Nachteil, dass zur Erreichung der geforderten Stellkräfte eine Druckerhöhung notwendig ist, die durch den Einbau einer zusätzlichen Pumpe realisiert wird. Dadurch wird der Aufbau aufwendiger und komplizierter. Desweiteren ist es bei dieser Gasarmatur nicht möglich die Öffnungszeit zu verändern oder die Gasarmatur manuell abzusperren.
- Ein weiteres Gasregelgerät mit Servodruckregler ist in der
EP 0 109 978 A1 beschrieben. Bei diesem Gasregelgerät wird der Schließkörper des Hauptventils über eine Membran des Servodruckreglers mit dessen den Gasdurchsatz bestimmenden Steuerdruck in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Dabei bildet die den Schließkörper des Hauptventils bewegende Membran einen Teil der Kammerwand der den Steuerdruck führenden Kammer (34 ) des Servodruckreglers. - Ein Magnetventil dient zum Ein- und Abschalten der Gaszufuhr zum Servodruckregler, wobei der Schließkörper des Magnetventils vom Einlassdruck in Schließrichtung beaufschlagt ist. Desweiteren ist zwischen dem Gasausgang und einem durch das Magnetventil vom Gaseingang getrennten und über eine Drosselstelle mit der Steuerdruckkammer verbundenen Raum ein Verbindungskanal vorgesehen, in dem eine als Abblasöffnung für die Steuerdruckkammer dienende Drosselstelle angeordnet ist.
- Auch bei diesem Gasregelgerät ist es von Nachteil, dass es nicht möglich ist, die Öffnungszeit zu verändern oder die Gasarmatur manuell abzusperren. Weiterhin ist es zur Gewährleistung der Dichtheit, insbesondere bei einer in der Praxis vielfach geforderten Gegendruckprüfung, notwendig einen entsprechend hohen Wert für die Schließkraft bereit zu stellen. Damit ist zwangsweise auch die Öffnungskraft entsprechend hoch zu dimensionieren. Dies führt auf Grund des sich daraus ergebenden Durchmessers der direkt wirkenden Membran zu großen Abmessungen des Gasregelgerätes.
- Als weiterer Stand der Technik sind aus der
DE 91 01 293 U1 ein Gasdruckregler und aus derUS 3 749 120 A ein Membrangasventil bekannt. Doch auch diese Ausführungen legen selbst in Zusammenschau mit den weiter oben genannten Druckschriften den beanspruchten Stellantrieb für ein Gasventil nicht nahe. - Darstellung der Erfindung
- Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Stellantrieb für ein Gasventil der genannten Art zu entwickeln, mit dem eine Änderung der Öffnungs zeit und ein manuelles Verriegeln der Gaszufuhr ermöglicht wird. Weiterhin soll die Bauweise möglichst kompakt sein.
- Erfindungsgemäß wird das Problem durch die Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Der Stellantrieb für ein Gasventil besteht aus einem Gehäuse, das durch einen Deckel verschlossen ist. Zwischen dem Gehäuse und dem Deckel ist eine Arbeitsmembran eingespannt, die einen von Gehäuse und Deckel umschlossenen Raum in eine deckelseitige Arbeitsdruckkammer und eine gehäuseseitige Ausgangsdruckkammer, die über eine Ausgangsdruckleitung mit der Ausgangsseite des Gasventils verbunden ist, unterteilt. Im Gehäuse ist ein Hebel schwenkbar gelagert, der sich einerseits an der Arbeitsmembran abstützt, und der andererseits über einen Antriebsstößel auf einen Schließkörper des Gasventils wirkt.
- Durch die Verwendung eines schwenkbar gelagerten Hebels wird es ermöglicht über das Hebelverhältnis die Kräfte so zu bestimmen, dass eine kompakte Bauweise erzielt wird.
- Desweiteren weist der erfindungsgemäße Stellantrieb ein über eine Feder einstellbares Druckbegrenzungsventil auf. Die Druckkammer des Druckbegrenzungsventils ist über einen Kanal mit der deckelseitigen Arbeitsdruckkammer verbunden und über einen durch einen Verschluss verschließbaren Ventilsitz mit der Ausgangsdruckleitung verbindbar.
- Weiterhin weist der erfindungsgemäße Stellantrieb ein Magnetventil auf, das über eine Eingangsdruckleitung mit der Eingangsseite des Gasventils verbunden ist. Eine in der Eingangsdruckleitung stromauf des Magnetventils befindliche Drossel ermöglicht eine manuelle Einstellung des Öffnungsquerschnittes der Eingangsdruckleitung.
- Das doppelt wirkende Magnetventil öffnet in Schließstellung, das heißt bei geschlossener Eingangsdruckleitung, einen Verbindungskanal zwischen der Arbeits- und der Ausgangsdruckkammer. Dagegen ist in der Offenstellung die Eingangsdruckleitung mit der Arbeitsdruckkammer und der Druckkammer verbunden.
- Damit wurde eine Lösung gefunden, mit der die weiter oben genannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt wurden.
- Ausführungsbeispiel
- Beispielhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Stellantriebs mit einem Gasventil werden nachstehend an Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stellantriebs mit einem Gasventil, -
2 einen erfindungsgemäßen Stellantrieb für ein Gasventil im Schnitt im geschlossenen Zustand, -
3 einen erfindungsgemäßen Stellantrieb für ein Gasventil im Schnitt im geöffneten Zustand, -
4 eine andere Ausführung eines Stellantriebs mit einem Gasventil in schematischer Darstellung. - In der
1 ist ein in eine Gasleitung1 eingebautes Gasventil2 gezeigt, dessen Ventilstellung über einen Stellantrieb3 beeinflussbar ist, der in den2 und3 ohne Gasventil2 dargestellt ist. In der durch einen Richtungspfeil4 gezeigten Richtung kann bei Offenstellung des Gasventils2 Gas durch die Gasleitung1 hindurchströmen. - Der Stellantrieb
2 besteht aus den Funktionseinheiten - • Membranantrieb
5 - • Druckbegrenzungsventil
6 - • Magnetventil
7 - Wie in der
1 schematisch und in den2 und3 detaillierter zu erkennen ist, besitzt der Membranantrieb5 eine Arbeitsmembran8 , die zwischen einem Gehäuse9 und einem das Gehäuse9 verschließenden Deckel10 eingespannt ist. Der von der Arbeitsmembran8 und dem Deckel10 umschlossene Raum bildet eine Arbeitsdruckkammer11 , die über eine Eingangsdruckleitung12 mit der Eingangsseite des Gasventils2 verbunden ist, wenn das Magnetventil geöffnet ist. Demgegenüber bilden die Arbeitsmembran8 und das Gehäuse9 eine Ausgangsdruckkammer13 , die über eine Ausgangsdruckleitung14 mit der Ausgangsseite des Gasventils2 verbunden ist. - Im Gehäuse
9 ist ein Hebel15 schwenkbar gelagert, der sich einerseits an der Arbeitsmembran8 abstützt, und der andererseits mit einem Antriebsstößel16 derart verbunden ist, dass die Schwenkbewegung des Hebels15 in eine geradlinige Bewegung des Antriebsstößels16 umgewandelt wird, wodurch die Stellung der in diesem Fall zwei Schließkörper17 des Gasventils2 beeinflusst wird. - Die notwendige Rückstellkraft auf den Hebel
15 erfolgt dabei Günstigerweise unter Berücksichtigung des sich auf Grund des Hebelverhältnisses ergebenden Kräfte über eine im Gasventil2 vorhandene Rückstellfeder30 und/oder die vorhandene Rückstellkraft der Arbeitsmembran8 . Denkbar ist es natürlich auch auf den Hebel15 eine sich im Gehäuse9 abstützende Feder direkt wirken zu lassen. - Wie aus den
2 und3 weiterhin zu erkennen ist, weist das Gehäuse9 ein Druckbegrenzungsventil6 auf, dessen Verschluss aus einer eine Kugel18 tragenden Membran19 besteht. Der zugehörige Ventilsitz20 bildet die ausgangsseitige Verbindung der Druckkammer21 des Druckbegrenzungsventils6 mit der Ausgangsdruckleitung14 . Der Verschluss wird in Schließrichtung durch eine einstellbare Sollwertfeder23 belastet. Über einen Kanal22 ist die Druckkammer21 mit der Arbeitsdruckkammer11 des Membranantriebes5 verbunden. - Ein auf dem Gehäuse
9 befestigtes doppelt wirkendes Magnetventil7 ragt mit einem mit dem Anker24 verbundenen Stößel25 in das Gehäuse9 hinein und ein auf dem Stößel25 befindlicher Ventilkörper26 verschließt im nicht erregten Zustand unter der Krafteinwirkung einer Schließfeder27 die Eingangsdruckleitung12 . Gleichzeitig ist in dieser Stellung ein Verbindungskanal28 zwischen der Arbeitsdruckkammer11 und der Ausgangsdruckkammer13 geöffnet. - In diesem Ausführungsbeispiel weist der Stößel
25 an seinem dem Anker24 abgewandten Ende einen Kolben33 auf, der in einen mit der Ausgangsdruckkammer13 in Verbindung stehenden Gaskanal34 hineinragt und diesen gasdicht verschließt. Dabei wird der Kolben33 mit dem in der Ausgangsdruckkammer13 herrschenden Druck beaufschlagt. Dadurch wird verhindert, dass der Ventilkörper26 durch den in der Eingangsdruckleitung12 herrschenden Eingangsdruck trotz nicht erregtem Zustand des Magnetventils7 geöffnet werden kann. - Befindet sich dagegen das Magnetventil
7 im erregten Zustand, wie in3 gezeigt, so ist der Anker24 gegen die Kraft der Schließfeder27 angezogen und der Verbindungskanal28 zwischen der Arbeitsdruckkammer11 und der Ausgangsdruckkammer13 ist verschlossen, wohingegen die Eingangsdruckleitung12 mit der Arbeitsdruckkammer11 und der Druckkammer21 verbunden ist. - Stromauf des Magnetventils
7 ist eine in die Eingangsdruckleitung12 hineinreichende Drossel29 angeordnet, in diesem Fall eingeschraubt. Durch die von außen mögliche manuelle Veränderung der Einschraubtiefe erfolgt eine Veränderung des Öffnungsquerschnittes der Eingangsdruckleitung12 und damit eine Veränderung der Öffnungszeit. Zusätzlich ist dadurch auch ein manuelles Verschließen der Eingangsdruckleitung12 unabhängig vom Magnetventil7 möglich. - Die Funktionsweise dieses erfindungsgemäßen Stellantriebs ist wie folgt: Mit Aktivierung des Magnetventils
7 nimmt der weiter oben im Ausführungsbeispiel beschriebene erfindungsgemäße Stellantrieb3 die in der3 gezeigte Stellung ein. Der Anker24 wird angezogen und über den Ventilkörper26 wird die Eingangsdruckleitung12 geöffnet. Über die Drossel29 gelangt der in der Eingangsdruckleitung12 herrschende Druck durch Kanäle, wie durch Pfeile erläuternd gezeigt, in die Druckkammer21 des Magnetventiles7 und die Arbeitsdruckkammer11 des Membranantriebes5 . Die Arbeitsmembran8 bewegt sich und betätigt über den Hebel15 und den Antriebsstößel16 das Gasventil2 . Die Zeitdauer ist dabei abhängig von der Einstellung der Drossel29 und dem dadurch entstandenen Öffnungsquerschnitt. - Über die manuelle Einstellung der Drossel
29 ist es auch möglich die Eingangsdruckleitung12 vollständig zu verschließen. Damit kann die Gasleitung1 über das Gasventil2 unabhängig von einer Betätigung des Magnetventils7 geschlossen gehalten werden. - Steigt der Druck in der Druckkammer
21 über den mittels der Sollwertfeder23 voreingestellten Druck, so hebt die Kugel18 vom Ventilsitz20 ab und öffnet den Durchlass zur Ausgangsdruckleitung14 , über die der Druck abgebaut wird. Somit wird der Druck in der Druckkammer21 unabhängig vom Druck in der Eingangsdruckleitung12 und der Stellung des Antriebsstößels16 konstant gehalten. - Wird das Magnetventil
7 stromlos geschaltet, so ergibt sich die in der2 gezeigte Stellung. Der Anker24 fällt ab und der Ventilkörper26 verschließt die Eingangsdruckleitung12 . Gleichzeitig wird der Verbindungskanal28 geöffnet und verbindet, wie ebenfalls durch Pfeile erläuternd gezeigt, die Arbeitsdruckkammer11 und die Ausgangsdruckkammer13 . Die Membran8 geht zurück in ihre Ausgangsstellung und über den Hebel15 und den Antriebsstößel16 wird das Gasventil2 innerhalb kürzester Zeit geschlossen. - In der
4 wird in schematischer Darstellung ein anderes Beispiel eines Stellantriebes gezeigt. Bei diesem Beispiel wird kein Membranantrieb5 verwendet, sondern statt der Arbeitsmembran8 kommt ein Pneumatikmotor31 zum Einsatz. Die Übertragung auf das Gasventil2 erfolgt dann statt über den schwenkbar gelagerten Hebel15 durch einen Gewindetrieb32 . - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gasleitung
- 2
- Gasventil
- 3
- Stellantrieb
- 4
- Richtungspfeil
- 5
- Membranantrieb
- 6
- Druckbegrenzungsventil
- 7
- Magnetventil
- 8
- Arbeitsmembran
- 9
- Gehäuse
- 10
- Deckel
- 11
- Arbeitsdruckkammer
- 12
- Eingangsdruckleitung
- 13
- Ausgangsdruckkammer
- 14
- Ausgangsdruckleitung
- 15
- Hebel
- 16
- Antriebsstößel
- 17
- Schließkörper
- 18
- Kugel
- 19
- Membran
- 20
- Ventilsitz
- 21
- Druckkammer
- 22
- Kanal
- 23
- Sollwertfeder
- 24
- Anker
- 25
- Stößel
- 26
- Ventilkörper
- 27
- Schließfeder
- 28
- Verbindungskanal
- 29
- Drossel
- 30
- Rückstellfeder
- 31
- Pneumatikmotor
- 32
- Gewindetrieb
- 33
- Kolben
- 34
- Gaskanal
Claims (1)
- Stellantrieb (
3 ) für ein Gasventil, bestehend aus • einem Gehäuse (9 ), das durch einen Deckel (10 ) verschlossen ist, wobei zwischen dem Gehäuse (9 ) und dem Deckel (10 ) eine Arbeitsmembran (8 ) eingespannt ist, die den von Gehäuse (9 ) und Deckel (10 ) umschlossenen Raum in eine deckelseitige Arbeitsdruckkammer (11 ) und eine gehäuseseitige Ausgangsdruckkammer (13 ), die über eine Ausgangsdruckleitung (14 ) mit der Ausgangsseite des Gasventils (2 ) verbunden ist, unterteilt, • einem im Gehäuse (9 ) schwenkbar gelagertem Hebel (15 ), der sich einerseits an der Arbeitsmembran (8 ) abstützt, und der andererseits über einen Antriebsstößel (16 ) auf einen Schließkörper (17 ) des Gasventils (2 ) wirkt, • einem über eine Sollwertfeder (23 ) einstellbaren Druckbegrenzungsventil (6 ), dessen Druckkammer (21 ) über einen Kanal (22 ) mit der deckelseitigen Arbeitsdruckkammer (11 ) verbunden ist und über einen durch einen Verschluss (18 ) verschließbaren Ventilsitz (20 ) mit der Ausgangsdruckleitung (14 ) verbindbar ist, • einem Magnetventil (7 ), das über eine Eingangsdruckleitung (12 ) mit der Eingangsseite das Gasventils (2 ) verbunden ist, • einer in der Eingangsdruckleitung (12 ) stromauf des Magnetventils (7 ) befindlichen Drossel (29 ), die eine manuelle Einstellung des Öffnungsquerschnittes der Eingangsdruckleitung (12 ) ermöglicht, • wobei das doppelt wirkende Magnetventil (7 ) in geschlossenem Zustand die Eingangsdruckleitung (12 ) verschließt und gleichzeitig einen Verbindungskanal (28 ) zwischen der deckelseitigen Arbeitsdruckkammer (11 ) und der gehäuseseitigen Ausgangsdruckkammer (13 ) öffnet, wohingegen bei geöffnetem Magnetventil (7 ) die Eingangsdruckleitung (12 ) mit der deckelseitigen Arbeitsdruckkammer (11 ) und der Druckkammer (21 ) des Druckbegrenzungsventils (6 ) verbunden ist.
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