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Schwimmergesteuertes Ventil für einen Olzuflußregler zu Schalenbrennern
mit einem auf die Ventilschließeinrichtung einwirkenden Dauermagneten Die vorliegende
Erfindung betrifft ein schwimmergesteuertes Ventil für die Regeleinrichtung eines
Schalenbrenners, die den Zufluß zum Brenner innerhalb eines gewissen Bereiches stufenlos
zu regeln gestattet.
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Derartige Einrichtungen -bestehen im allgemeinen aus einem Standregelven.til,
das durch einen Schwimmer betätigt wird, und einer einstellbaren Auslaufvorrichtung,
die von dem gleichgehaltenen Ölstand aus den Zulauf zu einer Brennereinrichtung
stufenlos einstellen läßt. Da solche Einrichtungen mit Öl verschiedener Oualität
und Herkunft betrieben werden, besteht die Gefahr, daß das Stan.dregelventil durch
Reibung, Zähigkeit .des Öles oder durch andere Einflüsse versagt, wodurch der Ölstand
durch ständigen Zulauf aus dem Vorratsgefäß unzulässig weiter ansteigt. Hierdurch
erhöht sich zunächst einmal die .dem Brenner zugeführte Ölmenge, was dann zur überlastung
der Heizeinrichtung führt. Eine weit größere Gefahr besteht aber darin, daß die
gesamte Brennere inrichtung überläuft und durch das auslaufende Öl eine außerordentliche
Brandgefährdung besteht.
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Um dies zu vermeiden, ist es üblich bzw. mancherorts Vorschrift, daß
solche Zulaufregler mit einem zweiten Schwimmer versehen sind, der, von der Betriebsstandregelung
unabhängig, eine vorgespannte Einrichtung auslöst, die das Zulaufregelventil kraftschlüssig
schließt.
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Die bekannten Einrichtungen haben entweder zwei Schwimmer, zwei getrennte
Ventile, Gegengewichte und verwickelte Klinken oder Auslösegestänge, um Kräfte frei
zu machen, die das Betriebsregelventil bei unzulässigem Steigen des Ölspiegels mit
möglichst großer Kraft auf seinen Sitz pressen sollen.
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Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Vorichtungen ist darin zu
sehen, daß das Betriebsregelventil bei gefährlichem Ansteigen des Ölspiegels gleichzeitig
das Sicherheitsabsperrventil mit metallischer Dichtung ist. Es besteht nämlich die
Möglichkeit, daß .die ausgelösten, begrenzten Verschlußkräfte je nach dem Grad der
Verunreinigung nicht ausreichen, den Zulauf betriebssicher abzusperren. Der Ölzuflußregler
läuft über, es entstehen die beschriebenen Gefahren, und die Einrichtung ist damit
unbrauchbar.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist vor dein eigentlichen Regelventil
ein zweites Absperrventil angebracht, das selbsttätig schließt, sobald das den Betriebszustand
regelnde Schwimmerventil versagt und der Ölspiegel bedrohlich ansteigt. Das vorgeschaltete
Sicherheitsventil wird entweder durch einen zweiten Schwimmer ausgelöst, oder es
ist eine besondere Vorrichtung vorhanden, die in Tätigkeit tritt, sobald der vorhandene
einzige Schwimmer einen höchstzulässigen Höhenweg durchlaufen hat. Neben dem .großen
Aufwand, den die vorbeschriebenen Einrichtungen durch zwei Schwimmer oder doppelte
Ventile notwendig haben, wird die Betriebssicherheit, die doch,die wichtigste Forderung
ist, die man an ein solches Gerät stellt, -durch die zusätzlichen Teile herabgesetzt.
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Es sind auch schwimmergesteuerte Ventile bekanntgeworden, bei denen
ein Magnet zur Erzeugung einer zusätzlichen Schließkraft Verwendung findet. Bei
diesen Einrichtungen wird jedoch der Schwimmer vom Magneten nicht dauernd festgehalten,
sondern fällt, nachdem der Ölspiegel wieder gesunken ist, durch seine Schwere von,
selbst ab. Ein weiterer Nachteil solcher Ventile besteht darin, daß der Schwimmer
im betriebsmäßigen Zustand nahe an dem Magneten spielt und schon bei kleinem Anstieg
des Ölspiegels oder bei Erschütterungen angezogen werden kann. Damit sich der Schwimmer
durch sein Eigengewicht vom Magneten wieder lösen kann, muß .der Ölspiegel erheblich
absinken, wodurch dieses und damit @die Durchflußmenge große Schwankungen aufweisen.
Ist dagegen der Abstand zwischen Schwimmer und Magnet zu groß, dann besteht bei
unzulässigem Anstieg des Ölspiegels, etwa durch Ablagerungen von festen Fremdkörpern
im Ventilsitz, die Gefahr, daß der Schwimmer wegen der starren und nicht elastischen
Ausbildung der Einrichtung dem Anstieg des Ölspiegels nicht bis zur Anlage an den
Magneten folgen kann und letzterer dann überhaupt wirkungslos bleibt. Damit erfüllen
solche Einrichtungen ihre Aufgabe als Sicherheitseinrichtung nur bedingt, womit
drohende
Gefahr der Überflutung und eines .gefährlichen Brandes
besteht.
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Schließlich ist es bekanntgeworden, bei schwimmergesteuerten Ventilen
eine sprunghafte Bewegung des Schwimmers durch einen Dauermagneten herbeizuführen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein schwimmergesteuertes
Ventil für einen Ölzuflußregler zu Schalenbrennern mit einem auf die Ventilschließeinrichtung
einwirkenden Dauermagneten, der bei unzulässigem Ansteigen des Ölspiegels eine neben
der Schließkraft des Schwimmers zusätzliche Schließkraft auf das Ventil erzeugt.
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Die oben geschilderten Nachteile werden: erfindungsgemäß dadurch beseitigt,
daß in die Ventilschließeinrichtung mindestens ein elastisches Glied eingeschaltet
ist, das der Annäherung der Ventilschließeinrichtung an den Dauermagneten entgegenwirkt,
so daß die Ventilschließeinrichtung erst bei Überwindung der Federkraft des elastischen
Gliedes in den Wirkungsbereich des Magneten gelangt. Dieses elastische Glied kann
eine; auf eine in Richtung auf den Dauermagneten verschiebliche Lagerung des den
Schwimmer tragenden Hebels einwirkende Feder sein. Die verschiebliche Lagerung wird
durch zwei in den Seitenwänden des Schwimmerhebels angeordnete Langlöchergebildet,
in welchen der Lagerbolzen gleitet, wodurch dem Schwimmer bei unzulässigem Ansteigen
des Ölspiegels ein zusätzlicher Weg in Richtung auf den Magneten ermöglicht wird.
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Ein gleichwertiges, elastisches Glied kann erfindungsgemäß ein :elastischer
Ventilkörper sein, der an dem dem Ventilsitz der Auslaufröhre gegenüberliegenden
Ende des Schwimmerhebels angeordnet ist und dessen Kennlinie so bemessen ist, daß
er bei normal geregeltem Ölspiegel nur unmerklich nachgibt, bei unzulässig ansteigendem
Ölspiegel aber unter dem Einfluß des Auftriebes des Schwimmers so durchgebogen wird,
daß sein Widerstand von der sich steigernden Anziehungskraft des Magneten überwunden
und das Ventilgestänge angezogen und festgehalten wird. Dieser elastische Ventilkörper
kann von einer Ventilplatte aus elastischem Werkstoff gebildet werden oder aber
auch eine mittels Feder aufgehangene Kugel oder ein; Kegel sein.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich dadurch, daß in
die Ventilschließeinrichtung beide elastische Glieder eingeschaltet sind, also sowohl
:die Feder als auch der elastische Ventilkörper; die so aufeinander abgestimmt sind,
daß bei ansteigendem Ölspiegel ihre Federungen nacheinander auf die Lage der Ventilschließeinrichtung
einwirken, derart, daß sich bei Ansprechen der Feder zunächst ein labiler Gleichgewichtszustandergibt,
aus dem das Ventil nach Absinken des Ölspiegels selbsttätig wieder in sehne Betriebsstellung
zurückkehrt und erst bei weiterem unzulässigem Anstieg des Ölspiegels der Schwimmerhebel
unter Überwindung des Widerstandes des elastischen Ventilkörpers vom Magneten endgültig
angezogen und festgehalten wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, .daß das regelnde
Ventil mit einem doppelten Ventilsitz versehen ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in der Beschreibung unter Bezugnahme
auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert sowie
in den Ansprüchen enthalten.
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Fig. 1 veranschaulicht einen. Längsschnitt und Fig. 2 einen Querschnitt
durch die Einrichtung nach der Erfindung. Das Reglergehäuse 1 ist mit einem Nippel
2 für den Ölzulauf und einem Nippel 3 für den Ölablauf versehen. Das Öl gelangt
von einem höher gelegenen Vorratsgefäß über eine nicht gezeichnete Rohrleitung und
den Nippel 2,. das Rohr 4 und die Bohrung 5 hinter das Filter 6. Das gereinigte
Öl verläßt die Vorkammer 7 durch das Auslaufrohr B. Letzteres ist an seinem oberen
Ende mit einem Ventilsitz versehen. Es kann mit Rücksicht auf die Gefahr der Verschmutzung
des Sitzes vorteilhaft sein, einen zweiten, etwas tiefer gelegenen Ventilsitz gleichmittig
um den ersten herum anzuordnen. Ein Ventilkörper 9- aus elastischem Kunststoff,
der sich in :einer Fassung 10 befindet, ist dem Ventilsitz zugeordnet. Die
Fassung 10 ist in dem Hebel 12 gelenkig oder auch kardangelenkig gelagert. Um eine
noch größere Einstellfreiheit des Ventilsitzes zu :erreichen, kann es nämlich zweckmäßig
sein, die Fassung 10 beispielsweise in einer bekannten kardanischen Aufhängung,
einem Kugelgelenk od. -dgl. so ,aufzuhängen, daß er um zwei Achsen beweglich ist.
Der Hebel 12 ist mit einem als Lagerstelle dienenden Langloch 13 versehen. Die Achse
14 ist im Gehäuse in geeigneter, nicht näher dargestellter Weise befestigt. Eine
Feder 15, idie zwischen Schwimmer 16, Abstandsstück 17 und dem Hebel 12 befestigt
ist, liegt nach oben vorgespannt gegen die Achse 14. Ein mit Gewinde versehener
Drehteil 18 sorgt für den Zusammenhalt der letztgenannten Teile. Der aus Eisen !bestehende
Hebel 12 steht mit seinem linken Ende in normaler Betriebslage einem Magneten 19
gegenüber, der senkrecht nord-süd-polarisiert und von einem Rückschlußeisen20 so
umgeben ist, daß seine nach unten wirksam werdende Anziehungskraft möglichst groß
ist. Eine Stellschraube 21, die in einem Auge 22 des Gehäuses verstellbar ist, gestattet
die vertikale Verstellung des Magneten. Eine Ablaufregeleinrichtung 23 gestattet
in bekannter Weise die Abmessung des ablaufenden Öles. Um den Ölzulauf von Hand
absperren, oder die Absperrung wieder aufheben zu können, ist ein Handhebel 24 (Fing.
2) mit seinem einen Ende in der Gehäusewand gelagert, während er mit seinem anderen
Ende aus dem Gehäuse herausragt.
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Eine vorgespannte Blattfeder 25 gewährleistet eine bestimmte Höhenstellung
des Handhebels 24. Dieser ist in der Gehäusemitte mit einem schlüssellochförmigen
Durchbruch26 für den Drehteil 18 versehen, der einerseits einen bequemen
Zusammenbau gestattet und andererseits dem Drehteil 18 innerhalb seiner Ausdrehung
das für den-Betrieb notwendige Höhenspiel gestattet.
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Die Einrichtung arbeitet in folgender Weise: Bei normalem Ölstand
berührt die untere Fläche des Ventilkörpers 9 den Ventilsitz, der an das obere Ende
des Auslaufrohres 8 angearbeitet ist, und verwehrt dadurch dem Öl, das von dem Nippel
2 über das Rohr 4 und das Filter 6 ankommt, den Auslauf. Der Schwimmer 16 erzeugt
über den zweiarmigen Hebel 12, der sich um,die Achse 14 dreht, den notwendigen Schließdruck.
Sinkt der Ölspiegel, so läßt .der Schwimmer, als Proportionsregler wirkend, so viel
Öl zulaufen, bis der Gleichgewichtszustand wieder erreicht ist. Die Feder 15 stützt
sich an der Achse 14 so ab, daß das Langloch 13 in dem Hebel 12 an -dem oberen Ende
anliegt. Steigt aus irgendeinem Grunde :der Ölspiegel in unzulässiger Weise, so
bewegt sich durch den zunehmenden Schwimmerauftrieb der Hebel 12 innerhalb des Langloches
13 gegen die Kraft der Feder 15 nach oben. An dem linken langen Hebelende ist -der
Weg dabei so groß, daß das freie Ende in den Wirkungsbereich
des
Magneten 19 gelangt, ohne vorerst von letzterem ganz angezogen zu werden. Durch
das Kraftfeld des Magneten entsteht eine starke, zusätzlich verschließende Kraft.
In dieser _Hebelstellung bzw. bei diesem Luftspalt zwischen dem freien Hebelende
und dem Magneten verläuft die Magnetkennlinie flacher als die Kraft-Weg-Kennlinie
des elastischen Ventilkörpers 9, d. h., der Einpreßwiderstand der Dichtung nimmt
in diesem Zustand stärker zu als die Anzugskraft des Magneten. Hierdurch ergibt
sich als erste Sicherheitsstufe eine Zwischenstellung, in der bei stark steigendem
Schließdruck zunächst eine sprunghafte Bewegung des Hebels verhindert ist. Sinkt
der Ölspiegel durch Abfließen des Öles während des Betriebes, so wird selbsttätig
der normale Betriebszustand wiederhergestellt. Steigt jedoch wegen einer Störung
der Ölspiegel weiter an, so drückt der Schwimmer 16 den Hebel 12 weiter nach oben.
Der Luftspalt zwischen dem freien Hebelende und dem Magnetsystem verkleinert sich,
und die Magnetkennlinie verläuft jetzt steiler, d. h., die Anzugskraft des Magneten
beginnt stärker zuzunehmen, überwindet den Widerstand der Dichtung, der Hebel macht
nun eine sprunghafte Bewegung nach oben und wird nunmehr ganz vom Magneten angezogen.
Damit wird die zweite Sicherheitsstufe erreicht. Die Haltekraft ist nunmehr ein
Mehrfaches derjenigen Kraft, die auf den Hebel 12 bei der vorstehend beschriebenen
ersten Sicherheitsstufe eingewirkt hat. Die Kräfte sind jetzt so groß, daß sich
der Ventilkörper 9 elastisch verformt unid mit mehreren Kilogramm Anpreßdruck den
Zulauf absperrt. Bei einer praktischen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
wurde beispielsweise erreicht, daß in -der Zwischenstellung eine gegenüber dem in
Betriebsstellung abgesperrten Zustand etwa zehnmal größere Verschließkraft wirksam
war. Eine weitere Steigerung um den Faktor 10 ergab sich im endgültigen angezogenen
Zustand.
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Der abgesperrte Zustand bleibt nun so lange erhalten, bis durch Niederdrücken
des Handhebels 24 der Drehteil 18, Hebel 12 und Schwimmer 16 nach unten gedrückt
werden. Ist das Öl inzwischen abgelaufen, so beginnt das normale Regelspiel von
neuem, während bei Loslassen des Handhebels 24 die Sicherheitsabsperrung erneut
in Tätigkeit tritt, falls die Störung noch nicht beseitigt ist.
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Die Sicherheitsabsperrung kann auch bei einem dem normalen Betrieb
entsprechenden oder niederen Ölspiegel willkürlich herbeigeführt werden, indem der
Handhebel 24 nach oben bewegt wird. Die Aufhebung der Absperrung erfolgt wiederum
durch Niederdrücken des Handhebels 24.
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Die Ablaufregelung zum Ölbrenner kann. durch die Ablaufreguliervorrichtung
23 besorgt werden, indem ein Schlitz, eine Bohrung oder eine andersartig gestaltete
Öffnung gegenüber einer festen Regelkante, die unter dem dem normalen Betrieb entsprechenden
Ölspiegel liegt, von einer geschlossenen Stellung aus durch Handbetätigung stufenlos
vergrößert wird.