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Elektromagnetisch betätigtes Gasventil für Gasbrenner Die Erfindung
bezieht sich allgemein auf elektromagnetisch betriebene Betätigungsvorrichtungen
und insbesondere auf elektromagnetisch betätigte Gasventile für Gasbrenner.
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Es ist bereits eine derartige Vorrichtung vorgeschlagen worden.
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Diese umfaßt eine druckbetätigte Vorrichtung, die die Hin- und Herbewegung
eines Tauchkolbenmagneten in einer seiner Arbeitsrichtungen verzögert, auf sehr
geringe Druckunterschiede anspricht und daher rasch arbeitet, eine Verzögerungsvorrichtung,
die von dem Tauchkolbenmagneten unabhängig ist und den magnetischen Kreis der Betätigungsvorrichtung
nicht beeinflußt, eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung mit den genannten
Merkmalen, die einen gedrängten Aufbau aufweist, verhältnismäßig wenig Strom verbraucht
und die bei Betrieb mit Wechselstrom kein Summen erzeugt, und eine elektromagnetische
Betätigungsvorrichtung, die sich besonders für ein Flüssigkeitsregelventil eignet.
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Es sind bereits Vorrichtungen, nämlich Magnetventile, mit einem außerhalb
eines Durchflußraumes angeordneten Magneten bekannt, der über ein Hebelgestänge
ein Verschlußstück betätigt. Es gehören auch zum Stand der Technik, den Magnetteil
von einer Flüssigkeit umspülen zu lassen. Auch die Abdichtung zwischen Magnetteil
und Ventilteil durch einen Faltenbalg ist bekannt.
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Es ist ferner bekannt, daß ein von dem Druck eines flüssigen oder
gasförmigen Strömungsmittels betätigtes Mittel zum Verzögern der Arbeit eines Ventils,
z. B. hydraulische Verzögerungsvorrichtungen bei der Ventilbetätigung, vorgesehen
ist.
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Nach der Erfindung ist ein elektromagnetisch betätigtes Gasventil
für Gasbrenner, bei dem der Elektromagnet mit einem in einem Führungsrohr hin- und
herbewegbaren und unter dem Druck einer Feder stehenden Tauchanker in einer von
der Ventilkammer getrennten Kammer angeordnet ist und bei dem die übertragung der
Bewegung vom Tauchanker auf das Gasventil über einen Hebelmechanismus durch eine
mit elastischen Mitteln verschlossene Öffnung in der Trennwand zwischen beiden Kammern
erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die den Elektromagnet enthaltende Kammer mit
einer Flüssigkeit gefüllt ist und daß das zum Hebelmechanismus und zur Druckfeder
hin offene Führungsrohr für den Tauchanker am anderen Ende durch ein scheibenförmiges
und unter dem Druck einer Feder stehendes Verschlußgl@ed ventilartig abgeschlossen
ist, wobei in dem Führungsrohr eine kleine Bohrung vorhanden und so bemessen ist,
daß die Flüssigkeit zwar hindurchfließen kann, die Strömung jedoch behindert wird,
wodurch beim Ansprechen des Elektromagneten die Bewegung des Tauchankers und damit
die Betätigung des Gasventils verzögert wird.
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Weiter Einzelheiten der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung
und den Zeichnungen hervor, in denen zeigt F i g. 1 eine Schnittzeichnung eines
erfindungsgemäßen elektromagnetischen Ventils, F i g. 2 einen Teil eines Schnittes
nach Linie 2-2 in F i g. 1 und F i g. 3 einen Teil eines Schnittes, der eine einstellbare
überströmöffnung für den in der F i g.1 dargestellten Absperrventilverschluß zeigt.
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Die F i g. 1 und 2 der Zeichnung zeigen ein Ventilgehäuse 11 mit einem
hindurchführenden Kanal, der durch eine Trennwand 12 in eine Einlaßkammer 13 und
eine Auslaßkammer 14 unterteilt ist, wobei der waagerechte Teil der Trennwandung
eine öffnung 15 aufweist, um deren Einlaßende herum ein ringförmiger Ventilsitz
16 angeordnet ist.
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An dem Ventilgehäuse ist ein dessen oben offenen Teil abschließender
hohler Körper 17 befestigt, dessen an der rechten Seite angeordnete Wandungen 17'
eine allgemein zylindrische Fassung für eine Magnetspule eines Elektromagneten bilden,
der mit 18 bezeichnet ist. Diese Fassung erweitert sich zum Inneren des hohlen Körpers
hin und ist so ausgebildet, daß nach dem Einsetzen der Vorrichtung zwischen
dem
rechten Ende und der gegenüberstehenden Seitenwandung des Körpers ein Raum verbleibt.
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Der Elektromagnet 18 weist einen Rahmen auf, der sich aus einem becherförmigen
Außenmantel 19; einem röhrenförmigen Glied 20 innerhalb des Mantels, das am Außenende
in einer Mittelöffnung an der Stirnseite des Mantels befestigt ist, und aus einem
weiteren, konzentrisch zum Glied 20 angeordneten, röhrenförmigen Glied 21 zusammensetzt,
das am Außenende einen Flansch 22 aufweist, der in die Mündung des Mantels hineinpaßt
und dort, beispielsweise durch Anschweißen, befestigt ist. Die innenliegenden Enden
der röhrenförmigen Glieder 20, 21 sind voneinander entfernt und bilden einen magnetischen
Luftspalt 23. In dem ringförmigen Raum zwischen dem Mantel 19 und den Gliedern
20, 21 ist eine auf einen Spulenkörper 25 gewickelte Magnetspule 24 angeordnet,
deren Anschlußdrähte 26 sich durch öffnüngen 27 (F i g.. 2) im Flansch 22 hindurch
zu zwei'Ünter-Anschlußklemmen 28 erstrecken, die in eiüm Block 29 aus Isoliermaterial
befestigt sind. und abgedichtet durch Öffnungen im oberen Teil des Körperteiles
17' hindurchragen.
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In die röhrenförmigen Rahmenglieder 20, 21 ist ein zylindrisches,
aus dünnem,. nichtmagnetischem Materal bestehendes Führungsrohr 30 eingepaßt, des
an der rechten Seite liegender Teil (außerhalb des Gliedes 20). ausgedehnt ist,
während der an der linken Seite befindliche Teil aufgeweitet und an die Mündung
des Gliedes 21 angelötet ist, wodurch das Führungsrohr in seiner Lage festgehalten
wird. Eine zwischen dem rechten Ende der Magnetspule und der gegenüberstehenden
Seitenwandung des Körpers angeordnete Druckfeder 31 hält die linke obere Kante der
Vorrichtung gegen den Isolierblock 29 gedrückt, wobei eine Anordnung 32 mit Rippe
und Nute zum Ausrichten der Vorrichtung um deren Achse dient. Im Inneren des Führungsrohres
30 ist hin- und herbewegbar ein zylindrischer Anker oder Magnettauchkolben 33 angeordnet,
der eine tiefe axiale Aussenkung 34 aufweist: Ein becherförmiges Verschlußglied
35, vorzugsweise aus einem dünnen leichten Material, beispielsweise Aluminium, umgibt
mit Abstand den ausgedehnten rechten Teil des Führungsrohres und arbeitet mit dessen
Außenkante zusammen, wobei das Verschlußglied 35 von einer zwischen der benachbarten
Seitenwandung des Körpers und einem Flansch an der Mündung des Verschlußgliedes
angeordneten schwachen Feder 36 gegen die genannte Kante gedrückt wird. Der Raum
an der rechten Seite der Magnetspule steht durch Kanäle 37 (F i g. 2) zwischen dem
Körperteil 17 und der Magnetspulenvorrichtung mit dem an der linken Seite
befindlichen Raum in freier Verbindung. Der ausgedehnte Teil des Führungsrohres
30 weist an der Seite mehrere (nach der Darstellung drei) Nasen oder Vorsprünge
38 auf, die zur Führung des Verschlußgliedes 35 dienen, sowie eine verengte Öffnung
39, die das von diesem Verschlußglied gebildete Absperrventil umgeht.
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Die an der linken Seite des Körpers befindliche Wandung besitzt eine
große, von einer Kappe 40 verschlossene Öffnung, während im gekrümmten unteren
Teil 17' des Körpers an der linken Seite eine Öffnung 41 vorgesehen ist, die zur
Einlaßkammer 13 des Ventilgehäuses führt und von einem biegsamen Balg 42 abgeschlossen
wird, der beispielsweise aus synthetischem Gummi hergestellt ist und dessen unterer
Flansch am Körper um die Öffnung 41 herum mittels eines ringförmigen Gliedes
43 festgeklemmt ist, das durch Schrauben 44 befestigt ist, wobei der Balg in den
Umläufen durch Rippen oder Ringe 45 versteift ist. An einem in Öffnungen im Glied
43 eingesetzten Stift 46 ist das untere Ende eines runden Armes 47 aasgelenkt, dessen
oberer Teil sich durch die Öffnung 41 nach oben erstreckt und mit einem Kragen versehen
ist, an dem das obere Ende des Balges 42 mittels einer auf den Arm aufgeschraubten
Mutter 49 fest aasgeklemmt ist. Der Arm 47 ist am oberen Teil zu einem flachen Teil
50 abgeschliffen. Am unteren Teil des Armes 47 ist mittels eines Nietteiles
51 am Arm ein im allgemeinen flacher waagerechter Arm 52 befestigt, der am freien
Ende eine Verschlußscheibe 53 trägt, die mit dem Ventilsitz 16 zusammenwirkt, wobei
zwischen dem Arm 52 und der Verschlußscheibe eine Schwebeverbindung 54 herkömmlicher
Ausführung vorgesehen ist.
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Eine zwischen der Kappe 40 und dem flachen oberen Teil 50 des
Armes 47 angeordnete Druckfeder 55 sucht den aasgelenkten Arm 47 und den Verschlußarm
52 im Uhrzeigersinn zu drehen. Diese Drehung ist durch das Aufsetzen des Verschlusses
53 begrenzt. Durch eine im oberen Teil des Armes 47 vorgesehene Öffnung erstreckt
sich locker der linke Teil einer Stange 56, die in die Aussenkung 34 des Tauchankers
hineinragt und deren abgerundetes Ende am Grund der Aussenkung anliegt. Die Stange
weist einen verbreiterten Mittelteil 57 auf, an dem der Arm 47 anliegt. Im oberen
Teil des Körpers 17 ist eine Vertiefung 58 vorgesehen, über der ein Deckel 59 aus
geformtem Isoliermaterial angebracht ist, der die (nicht dargestellten) mit den
Unteranschlußklemmen 28 elektrisch verbundenen Anschlußklemmen trägt. Das Innere
des Körpers 17 ist mit einer bei 60 angedeuteten viskosen Flüssigkeit fast gefüllt.
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Die Zeichnung zeigt die Teile bei Einnahme deren Normalstellung. Erhält
die Magnetspule 24 Strom, so wird der Tauchanker 33 nach links in eine Stellung
gezogen, in der er den Luftspalt 23 überbrückt und in dieser Stellung magnetisch
schwebt. Als Folge der Bewegung des Tauchankers bewegt sich die Stange 56, 57, wobei
die Arme 47, 52 im Uhrzeigersinn verschwenkt und der Hauptventilverschluß
53
aus dem Sitz gehoben wird. Wird die Spule 24 stromlos, so kehren die Teile
unter der Einwirkung der Feder 55 in die in der Zeichnung dargestellten Stellungen
zurück.
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Die Bewegung des Tauchankers nach links wird dadurch verzögert, daß
Flüssigkeit aus dem einen Behälter bildenden Inneren des Körpers 17 in das an der
rechten Seite befindliche Ende des Tauchankerrohres 30, das einen Unterdruck aufweist,
nur durch die verengte Öffnung 39 strömen kann, wobei das Absperrventil, das durch
das Verschlußglied 35 gebildet wird, wegen des Druckunterschiedes fest auf dem Sitz
gehalten wird und wobei das Spiel zwischen dem Tauchanker und dem Rohr so knapp
bemessen ist, daß die viskose Flüssigkeit nicht am Tauchanker entlangströmen kann.
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Der Hauptventilverschluß 53 öffnet sich daher nur langsam, was von
besonderem Vorteil ist, wenn das elektromagnetische Ventil zum Regeln der Zufuhr
von Brenngas zu einem Ofenbrenner verwendet wird, da bei einer anfangs zu starken
Versorgung des Brenners mit Gas die Gefahr besteht, daß die Flamme »herausschlägt«.
Dieser Fall kann eintreten, wenn
der Abzug des Ofens noch nicht
die zur Erzeugung eines genügenden Zuges erforderliche Temperatur erreicht hat.
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Wird die Magnetspule ausgeschaltet, so erfolgt die Bewegung des Tauchankers
und damit das Schließen des Hauptventils sofort, da sich das Sperrventil unter dem
Druck der Flüssigkeit gegen dessen Innenseite öffnet.
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Das Verschlußglied 35 ist so leicht (und besteht bei einer typischen
Ausführung aus 0,45 mm starkem Aluminium), und die Kraft der schwachen Feder 36
reicht nur aus, um das Verschlußglied leicht auf dessen Sitz zu halten, daß das
Verschlußglied tatsächlich in der viskosen Flüssigkeit schweben kann und sofort
auf Druckunterschiede infolge der Bewegungen des Tauchankers anspricht.
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Dadurch, daß das Sperrventil am Ende des Tauchankerrohres und nicht
am Tauchanker selbst angeordnet ist, kann die Öffnungsweite des Sperrventils (und
besonders, wenn das Ende des Tauchankerrohres, wie dargestellt, ausgeweitet ist)
so groß bemessen werden, daß nur ein sehr kleiner Druckunterschied erforderlich
ist, um das dicht aufsitzende Verschlußglied vom Sitz abzuheben; während andererseits
die Strömungskapazität des Sperrventils so groß ist, däß es in geöffnetem Zustand
die Flüssigkeitsströmung nicht wesentlich behindert.
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Ein weiterer Vorzug der Anordnung des Sperrventils ist darin zu sehen,
daß der magnetische Kreis der Magnetspule nicht beeinflußt wird, wie es der Fall
sein würde, wenn das Sperrventil so angeordnet wäre, daß es die Strömung durch einen
Kanal im Tauchanker regulieren würde.
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Durch Verwenden einer Flüssigkeit mit einer geeigneten Viskosität
als Dichtungsmittel zwischen Tauchanker und Führungsrohr kann der Durchmesser des
Tauchankers verhältnismäßig klein gehalten werden, wobei das Spiel mit dem Führungsrohr
innerhalb bei der Fertigung leicht einzuhaltender Toleranzen bemessen werden kann.
Infolge des Flüssigkeitsfilms in dem Spielraum zwischen Tauchanker und Führungsrohr
wird die Bewegung des Tauchankers nach rechts bei geöffnetem Sperrventil je nach
der Viskosität der Flüssigkeit etwas verzögert. Wird die Magnetspule mit Wechselstrom
betrieben, so verhindert der Flüssigkeitsfilm zwischen dem Tauchanker und dem Führungsrohr
im wesentlichen die Erzeugung eines Summtones.
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Die Beseitigung des Wechselstrombrummens ist besonders dann erforderlich,
wenn der Tauchanker, wie beschrieben, im Rohr magnetisch schwebt. Das Verzögerungsmittel
ist indessen ebenso bei einer Anordnung verwendbar, bei der der Tauchanker beim
Anziehen gegen einen Anschlag stößt.
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Der Grad der Viskosität der zum Abdichten des Spielraumes um den Tauchanker
herum erforderlichen Flüssigkeit, wobei auch das Wechselstromsummen verhindert werden
soll, hängt von der Größe der zusammenwirkenden Flächen des Tauchankers und des
Führungsrohres, von dem Spiel zwischen diesen Teilen (das aus magnetischen Gründen
normalerweise einen Wert von 0,1 bis 0,2 mm nicht übersteigt) sowie von der den
Tauchanker zu bewegen suchenden Kraft ab, die klein ist, wenn die Betätigungsvorrichtung
für ein Brenngasventil eines in einer Wohnung stehenden Ofens verwendet wird, für
den diese Betätigungsvorrichtung, wie oben erwähnt, von besonderem Nutzen ist. Obwohl
solche Flüssigkeiten wie Petroleumöle verwendet werden können, sind Silikonöle (beispielsweise
die Methyl-Silikon-Flüssigkeiten) vorzuziehen, da sie ihre Viskosität über einen
großen Temperaturbereich hinweg nur wenig ändern.
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F i g. 3 zeigt eine einstellbare überströmöffnung für das Sperrventil,
wobei eine Schraube 63 in eine normalerweise von einer Schraubkappe 64 abgeschlossene
Bohrung in einem Ansatz an der Seitenwandung des Körpers eingeschraubt ist. Die
Schraube 63 weist einen gewindefreien inneren Teil 65
auf, der in eine Öffnung
in der Stirnwandung des Verschlußgliedes 35 hineinragt und mit einem Zubemessungseinschnitt
66 versehen ist. Ruht ,das Verschlußglied auf dem Sitz und ist die vom Einschnitt
66 gebildete überströmöffnung wirksam, so kann die Strömungskapazität über die überströmöffnung
durch Drehen der Schraube 63 genau bestimmt werden. Der Sitz des Teiles 65 ist natürlich
so getroffen, daß das Arbeiten des Sperrventils nicht behindert wird. .