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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Sperrventil mit Motorantrieb,
insbesondere auf ein Sperrventil mit Motorantrieb für verhältnis mäßige Gasdurchflußsteuerung,
das bei praktischer Verwendung sowohl eine stabile verhältmäßige Gasdurchflußsteuerung
als auch eine sichere sofortige Gasversorgungssperrug erzielen kann.
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Bekanntlich
wird ein Magnetventil für
Steuerung des Gasdurchflusses eines Heißwassergeräts im wesentlichen aus einer
Magnetspule, einem festverbundenen Magnet, einem beweglichen Magnet und
einem zusammenwirkenden Ventilzapfen besteht. Im elektrisch eingeschalteten
Zustand der Magnetspule kann der bewegliche Magnet sich in Richtung
auf den festverbundenen Magnet angezogen werden, damit der am beweglichen
Magnet eingebaute Ventilzapfen auf die von der Ventilöffnung abgewandten
Richtung bewegen kann, um die Ventilöffnung zu äffen, so daß das Gas vom Gaseinlaß über den
geöffneten
Durchgang zwischen dem Ventilzapfen und der Ventilöffnung und
durch den Gasauslaß in
einen Gasbrenner versorgt werden kann. Da die Öffnung bzw. die Zuschließung der
Ventilöffnung durch
den Anzug bzw. Abzug der Magnetelemente beeinflußt wird, kann die Ventilöffnung dabei
plötzlich schnell
geöffnet
bzw. geschlossen werden. Auf diesem Grund kann eine gedämpfte Gasflußsteuerung leider
nicht sichergestellt werden. Bei einer plötzlichen Öffnung der Ventilöffnung wird
das Gas momentan ins Heißwassergerät (in den
Gasbrenner) versorgt und bestünde
es dabei auch eine Gefahr von Stichflamme.
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Der
Erfindung liegt somit die wichtige Aufgabe zugrunde, ein Sperrventil
mit Motorantrieb für
verhältmäßige Gasdurchflußsteuerung
so auszugestalten, daß es
im wesentlichen aus einem Ventilgehäuse, einem Druck- und Durchflußregulierungsventil, einem
Wechselwirkungselement und einem Motor besteht, wobei das Wechselwirkungselement
eine Kupplung, eine mit einer Membrane verbundene Stößelstange
und ein zur Wechselwirkung dienendes Antriebswerk aufweist und mit
dem auf dem Gasventilgehäuse
angebrachten Druck- und Durchflußregulierungsventil mitwirken
kann und das Antriebswerk von eimem Motor angetrieben wird. Durch
die Wirkung eines Motors kann das Antriebswerk die Kupplung und
die Stößelstange
in die auf die Ventilöffnung zugewandte
Richtung mitwirken und die Stößelstange
und die Membrane können
dabei auch in die auf die Ventilöffnung
zugewandte Richtung mitwirken. Gleichzeitig kann der Ventilhebel
das Druck- und Durchflußregulierungsventil
in die von der Ventilöffnung
abgewandte Richtung wegtreiben, um die Ventilöffnung verhältmäßig zu öffnen, damit eine optimale
Gasdurchflußsteuerung
erzielen zu können.
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Der
Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Sperrventil mit
Motorantrieb für
verhältmäßige Gasdurchflußsteuerung
so auszugestalten, daß wenn
die Stößelstange
vom Motor angetrieben ist und sich in die auf die Ventilöffnung zugewandte Richtung
bewegt, wird die Membrane unabhängig von
der Stoßfeder
mitbewirkt und der Oberflächendruck
der Membrane wird dabei durch die Kompressionswirkung der Stoßfeder überwunden.
Gleichzeitig kann eine verhältmäßige Öffnung der
Ventilöffnung
durch die Mitwirkung einer Rückstellfeder
erfolgen, um diverse und stabile Gasdurchflußsteuerungen konstant halten
zu können.
Bei einem Stromausfall am Magnetelement der Kupplung kann das Sperrventil
durch die Mitwirkung der Rückstellfeder
sofort in die auf die Ventilöffnung
zugewandte Richtung bis zum Anschlag bewegt, um den Gasdurchfluß zu sperren,
damit eine sichere Steuerung des Gasdurchflusses eines Heißwassergeräts sicherstellen zu
können.
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Die
gestellten Aufgaben werden durch die in Schutzansprüchen angegebenen
Merkmale gelöst.
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In
der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielweise dargestellt.
Es zeigen
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1 eine Schnittdarstellung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, wobei die Ventilöffnung
unter zugeschlossenem Zustand zeigt;
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2 eine Schnittdarstellung
der Erfindung, wobei der Aufbau von Kupplung und Stößelstange zeigt;
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3 eine Schnittdarstellung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, wobei die Ventilöffnung
unter teilgeöffnetem
Zustand zeigt;
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4 eine Schnittdarstellung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung, wobei die Ventilöffnung
unter vollständig
geöffnetem
Zustand zeigt;
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5 eine schematische Darstellung
der Erfindung, wobei die Anordnung eines Sensors zeigt und
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6 eine weitere Realisierungsform
der Erfindung, wobei die Anordnung eines Sensors zeigt.
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Ein
erfindungsgemäßes Sperrventil
mit Motorantrieb für
verhältmäßige Gasdurchflußsteuerung besteht
im wesentlichen, wie in 1 ersichtlich,
aus einem Ventilgehäuse
(10), einem Druck- und Durchflußregulierungsventil (20),
einem Wechselwirkungselement (30) und einem Motor (40).
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Das
Ventilgehäuse
(10) umfasst einen Gaseinlaß (11), einen Gasauslaß (12),
eine zwischen dem Durchgang vom Gaseinlaß (11) und Gasauslaß (12)
ausgebildete Ventilöffnung
(13), einen gegenüber
dieser Ventilöffnung
(13) angebrachten Durchbruch (14) und eine an
diesem Durchbruch (14) geschlossene Membrane (15),
wobei der Gaseinlaß (11)
und der Gasauslaß (12)
des Ventilgehäuses
(10) jeweils durch die Verbindung eines Gasbrenners und einer
Mehrheit von Gasversorgungsleitungen unter zugeschlossenem Zustand
ausgebildet sind.
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Das
Druck- und Durchflußregulierungsventil (20)
dient zur optimalen Steuerung der Ventilöffnung (13) und ist
gegenüber
der Membrane (15) an der Seite der Ventilöffnung (13)
angeordnet. Ein Ventilhebel (21) ist zusätzlich mit
der Membrane (15) und mit dem Druck- und Durchflußregulierungsventil
(20) verbunden. Wenn die Membrane (15) in die
auf die Ventilöffnung
(13) zugewandte Richtung bewegt, kann der Ventilhebel (21)
das Druck- und Durchflußregulierungsventil
(20) mitwirken, um es von der Ventilöffnung (13) zu entfernen,
damit der Durchgang zwischen dem Gaseinlaß (11) und dem Gasauslaß (12)
geöffnet
werden zu können,
um eine Gasversorgung in den Gasbrenner zu ermöglichen. Eine Rückstellfeder
(22) ist zusätzlich
am Druck- und Durchflußregulierungsventil
(20) anordenbar, damit nach Entfernung der Membrane (15)
von der Ventilöffnung (13)
das Druck- und Durchflußregulierungsventil
(20) durch diese Rückstellfeder
(22) wieder in die auf die Ventilöffnung (13) zugewandte
Richtung bis zum Anschlag bewegen zu können, um eine Gasversorgung abzuschliessen.
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Das
Wechselwirkungselement (30) ist draußen am Durchbruch (14)
des Gasventilgehäuses
(10) anordenbar und zwar der Durchbruch (14) des
Gasventilgehäuses
(10) ist von einem Gehäuse
(31) abgedeckt. Eine Kupplung (32) und eine mit
der Membrane (15) verbundene Stößelstange (33) ist
jeweils in diesem Gehäuse
(31) ausgebildet. Ein Antriebswerk (34) zur Wechselwirkungen
der Kupplung (32) ist entweder in die auf die Ventilöffnung (13)
zugewandte Richtung oder in die von der Ventilöffnung (13) abgewandte
Richtung zusätzlich
angeordnet. Wenn die Kupplung (32) in die auf die Ventilöffnung (13)
zugewandte Richtung bewegt, kann die Kupplung (32) zusammen
mit der Stößelstange
(33) und Membrane (15) gleichzeitig in die auf
die Ventilöffnung
(13) zugewandte Richtung mitwirken und bewegen, damit der
Ventilhebel (21) auch zusammenwirken kann, um das Druck-
und Durchflußregulierungsventil
(20) von der Ventilöffnung
(13) entfernen zu ermöglichen,
so daß die
Ventilöffnung
(13) vollständig
geöffnet
werden zu können.
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Der
Motor (40) ist ein Element zum Antreiben des Wechselwirkungselements
(30) und ist neben diesem Wechselwirkungselement (30)
anordenbar. Das Zahnradgetriebe (41) und das Antriebswerk
(34) des Wechselwirkungselements (30) dient jeweils zum
Antreiben des Motors (40). Der Motor (40) wird durch
die Regelschaltung des Sperrventils gesteuert und abhängig von
geöffnetem
Zustand des Druck- und Durchflußregulierungsventils
(20) mitwirkt, damit das Antriebswerk (34) des
Wechselwirkungselements (30) betreiben kann, um die Ventilöffnung (13) zweckmäßig zu öffnen. Ausserdem
kann der Motorlauf nach vollständiger Öffnung der
Ventilöffnung
(13) sofort unterbrochen werden, damit den optimalen Öffnungszustand
der Ventilöffnung
(13) halten zu können,
um eine stabile Gasversorgung sicherstellen zu können.
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Die
im Ausführungsbeispiel
gezeigte Kupplung (32) besteht aus einem ersten Magnetelement (321)
und einem an der Stößelstange
(33) gegenseitig angebrachten zweiten Magnetelement (322).
Eine Stoßfeder
(35) ist zusätzlich
zwischen der Stößelstange
(33) und der Membrane (15) ausgebildet. Sobald
das erste Magnetelement (321) sich mit dem zweiten Magnetelement
(322) in Berührung
kommt, kann sich das erste Magnetelement (321) und das zweite
Magnetelement (322) durch die elektrische Einschaltung
magnetisch festangezogen werden, damit die Kupplung (32)
mit der Stößelstange
(33) verbinden zu können.
Nach elektrischer Ausschaltung des ersten Magnetelements (321)
kann die Stößelstange
(33) durch die Zusammenwirkung der Stoßfeder (35) von der
Ventilöffnung
(13) entfernen, damit das Druck- und Durchflußregulierungsventil
(20) durch die Wirkung der Rückstellfeder (22)
in die auf die Ventilöffnung
(13) zugewandte Richtung bewegen kann, um die Ventilöffnung (13)
abschliessen zu können.
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Das
Antriebswerk (34) des Wechselwirkungselements (30)
besteht aus einer an der Kupplung (32) angebrachten Zahnstange
(341) und einem mit dem Zahnradgetriebe (41) eingegriffenen
Antriebszahnrad (342), wobei ein getriebenes Zahnrad (343)
zwischen dem Antriebszahnrad (342) und der Zahnstange (341)
angeordnet ist, damit es das Antriebszahnrad (342) und
die Zahnstange (341) antreiben kann, um die Kupplung (32)
in die auf die Ventilöffnung
(13) zugewandte Richtung bewegen zu können.
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Eine
Feder (344) ist zusätzlich
an der Kupplung (32) angeordnet, damit sie die Kupplung
(32) in die auf die Stößelstange
(33) zugewandte Richtung bewegen kann. Die Feder (344)
ist an der Kupplung (32) auf deren der Ventilöffnung (13)
gegenüberliegenden
Seite als eine Druckfeder angebracht. Ein Leerlaufabschnitt (345)
ist am Umfang des Antriebszahnrads (342) vorgesehen, damit
sobald das Antriebszahnrad (342) läuft bis sein Leerlaufabschnitt (345)
mit dem getriebenen Zahnrad (343) eingreift, kann die Mitwirkung
von Zahnstange (341) und Antriebszahnrad (342)
unterbrochen werden. Gleichzeitig kann die Kupplung (32)
durch die Wirkung der Feder (344) in die auf die Stößelstange
(33) zugewandte Richtung angetrieben werden, um das erste
Magnetelement (321) sich mit dem zweiten Magnetelement
(322) unter Berührung
kommen zu können,
damit bei einem elektrischen Einschaltungszustand die Kupplung (32)
mit der Stößelstange
(33) verbünden zu
können.
Sobald das Antriebszahnrad (342) weiter läuft bis
es mit dem getriebenen Zahnrad (343) wieder eingreift,
kann das Antriebszahnrad (342) mit der Zahnstange (341)
wieder mitwirken, damit die Kupplung (32) in die auf die
Ventilöffnung
(13) zugewandte Richtung bewegen zu können.
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Aus
den 1 und 5 ist auch ersichtlich, daß es auch
möglich
ist, ein Sensor (50) zusätzlich am Antriebszahnrad (342)
anzuordnen. Dieser Sensor (50) dient dann zur Überwachung
vom Antriebszahnrad (342) des Antriebswerks (34),
damit sobald er den vollständigen Öffnungszustand
der Ventilöffnung
(13) überwacht,
kann er ein Signal in die Regelschaltung des Sperrventils umgehend
rückführen.
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Es
ist auch möglich,
wie in der 6 entnommen
werden kann, daß der
Aufbau solches Sensors (50) auch in Form von Kontaktschalter
innerhalb der Hubstrecke der Stößelstange
(33) ausgeführt werden
kann.
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Unter
normalem Zustand des erfindungsgemäßen Sperrventils (wie es in 1 darstellt) ist die Kupplung
(32) nicht mit der Stößelstange
(33) verbunden. Die Stößelstange
(33) und die Membrane (15) werden dabei durch
die Wirkung der Stoßfeder (35)
von der Ventilöffnung
(13) entfernt. Das Druck- und Durchflußregulierungsventil (20)
kann unter diesem Zustand durch die Wirkung der Rückstellfeder (22)
und die am Gaseinlaß (11)
erzeugende Gasdruckwirkung bis zum Anschlag der Ventilöffnung (13)
drücken,
damit die Ventilöffnung
(13) abdecken zu können,
um eine Gasversorgung zu sperren.
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Wie
es in 2 ersichtlich,
wenn die Ventilöffnung
(13) geöffnet
wird, muß der
Motor (40) angetrieben werden, damit das Antriebszahnrad
(342) des Antriebswerks (34) mitläuft bis
sein Leerlaufabschnitt (345) mit dem getriebenen Zahnrad
(343) eingreift, damit die Zahnstange (341) mit
dem Antriebszahnrad (342) nicht mehr mitwirkt, so daß die Kupplung
(32) durch die Feder (344) in die auf die Stößelstange
(33) zugewandte Richtung bewegen kann, um sowohl das erste
Magnetelement (321) sich mit dem zweiten Magnetelement
(322) unter Berührung
kommen zu können,
als auch die Kupplung (32) nach elektrischer Einschaltung
mit der Stößelstange
(33) verbinden zu können.
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Wie
aus der Darstellung der 3 am
besten erkennbar, nach dem das Antriebszahnrad (342) weiter
läuft bis
es mit dem getriebenen Zahnrad (343) eingreift, kann das
Antriebszahnrad (342) mit der Zahnstange (341)
zusammenwirken, damit die Kupplung (32) zusammen mit der
Stößelstange
(33) in die auf die Ventilöffnung (13) zugewandte
Richtung bewegen kann, um die Membrane (15) durch die Wirkung
der Stoßfeder
(35) weiter in die auf die Ventilöffnung (13) zugewandte
Richtung antreiben zu können.
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Der
Oberflächendruck
der Membrane (15) kann durch die Druckkraftfestigkeit der
Stoßfeder (35) überbunden
werden und die unterschiedlichen Öffnungszuständen der Ventilöffnung (13)
können durch
die Wirkung der Rückstellfeder
(22) erzielt werden, um eine verhältmäßige Gasdurchflußsteuerung zu
ermöglichen.
Wie aus der 4 ersichtlich,
nach dem der Motor (40) weiter läuft bis die Ventilöffnung (13)
vollständig
geöffnet
ist, kann der Sensor (50) ein Signal an das Sperrventilsystem
zweckmäßig übersenden,
damit der Motorlauf sofort unterbrochen werden zu können, um
die Ventilöffnung
(13) unter geöffnetem
Zustand zum dauerhaften Gasversorgungszweck halten zu können. Unter
geöffneten
Zustand der Ventilöffnung
(13) kann somit einen vom Motor (40) gesteuerten
optimalen Gasdurchfluß erzielt
werden.
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Unter
dem Ausschaltungszustand des ersten Magnetelements (321)
wird die Stößelstange
(33) durch die Wirkung der Stoßfeder (35) wieder
von der Ventilöffnung
(13) entfernt (siehe 1)
und das Druck- und Durchflußregulierungsventil
(20) kann unter diesem Zustand durch die Wirkung der Rückstellfeder
(22) bis zum Anschlag der Ventilöffnung (13) drücken, damit
die Ventilöffnung
(13) abdecken zu können,
um eine Gasversorgung zu sperren.
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Es
ist auch möglich,
ein schraubenförmiges Regelungselement
(60) an den Anordnungsstellen der Rückstellfeder (22)
und Stoßfeder
(35) anzubringen, damit die Wirkungen der Rückstellfeder
(22) und Stoßfeder
(35) durch dieses Regelungselement (60) eingestellt
werden zu können,
um die Geschwindigkeit bzw. die Größe der Öffnung der Ventilöffnung (13)
durch Steuerung des Druck- und Durchflußregulierungsventil (20)
erzielen zu können.
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Die
Bezeichnungen der Einzelteile der Ausführungsform nach der vorliegenden
Erfindung sowie die Zeichnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung
der bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung und beschränklich sich nicht auf den Umfang
der vorliegenden Erfindung. Es is verständlich, daß die oben beschriebene Ausführungsform
in verschiedener Weise ausgeführt
werden kann, ohne dass dabei vom Sinn und Zweck der vorliegenden
Erfindung abgewichen werden muß.
Dementsprechend gelten die folgenden Schutzansprüche, die Teil dieser Erfindung
sind, ebenfalls für
sämtliche
Abänderungen
der Ausführungsform.