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Thermoelektrisch gesteuertes halbautomatisches Sicherheitsventil für
zwei oder mehr Brennstellen Die Erfindung bezieht sich auf ein thermoelektrisch
gesteuertes halbautomatisches Sicherheitsventil zur überwachung von zwei oder mehreren
an eine gemeinsame Gaszuführungsleitung angeschlossenen Brennstellen, wobei an jeder
einzelnen Brennstelle ein Thermoelement angeordnet und dasselbe mit der Spule eines
ihm zugeordneten Elektromagnets über Leitungen verbunden ist und bei dem die Elektromagnete
auf einen Ventilkörper wirken, der von einer Feder entgegen der Kraftwirkung der
Elektromagnete auf einen Ventilsitz gedrückt wird.
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In einer bekannten thermoelektrisch gesteuerten halbautomatischen
Gassicherung für vier oder fünf Zündstellen sind vier bzw. fünf kleine Ventile in
einer Armatur zusammengefaßt, die zudem nur für Haushalt-Gasgeräte mit kleiner Leistung
geeignet sind. Das erfindungsgemäße thermoelektrisch gesteuerte halbautomatische
Sicherheitsventil kommt hingegen mit einem Ventil aus und ist sowohl für kleine
als auch für große (industrielle) Feuerstätten mit zwei oder mehr Zündstellen verwendbar.
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In einem weiteren bekannten thermoelektrisch gesteuerten halbautomatischen
Sicherheitsventil für zwei Brennstellen der vorgeschriebenen Art wirken die beiden
Elektromagnete auf einen gemeinsamen Kern und sind nebeneinander angeordnet. Dies
hat den Nachteil, daß nur eine oder zwei Brennstellen überwacht werden können. Der
Erfindungsgegenstand hingegen ist für beliebig viele Brennstellen verwendbar und
ist in seinem Aufbau wesentlich kompakter und einfacher als die bekannten Ventile.
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Die Erfindung besteht darin, daß die Elektromagnete zentrisch übereinander
angeordnet sind, dem untersten Magnet in an sich bekannter Weise eine mit der Ventilspindel
fest verbundene Platte und den zwischen dem untersten und dem obersten Magnet angeordneten
Magnet die Gehäuse der jeweils vorhergehenden Magnete als Anker dienen.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der oberste
Elektromagnet an einer alle unter sich gleichen Elektromagnete umgreifenden Halterung
befestigt ist.
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Eine andere Ausbildung der Erfindung wird darin gesehen, daß in der
Halterung eine alle Magnete zentrisch durchgreifende Führung befestigt ist.
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Um den Verwendungsbereich des erfindungsgemäßen Ventils zu erweitern,
d. h. in Brenneranlagen zu verwenden, die geregelt werden müssen, besteht
die Erweiterung der Erfindung darin, daß dem obersten Magnet eine in der Halterung
begrenzt axial bewegliche, als Ankerplatte für ihn dienende Muffe zugeordnet und
die Muffe als Stellglied für ein Steuergerät ausgebildet ist.
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Die Zeichnungen geben in schematischer Schnittdarstellung zwei Ausführungsbeispiele
des Erfindungsgegenstandes, bei welchem das Zündsicherheitsventil mit dem Hauptgasventil
zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt werden kann, wieder, und zwar zeigt F
i g. 1 das erfindungsgemäße Sicherheitsventil in Ruhestellung, F i
g. 2 das erfindungsgemäße Sicherheitsventil mit einem von ihm beeinflußten,
als Steuergerät dienenden elektrischen Schalter in Ruhestellung und F i
g. 3 das Ventil nach F i g. 2 in von Hand geöffneter Stellung (Zündstellung),
wobei die axial fluchtenden Magnete mit den zugehörigen Ankern aneinandergedrückt
sind, der Schalter aber weiterhin in Ruhestellung ist.
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In den Zeichnungen bedeutet 1 Ventilgehäuse mit einem Gaseingangsstutzen
2, einem Gasausgangsstutzen 3, an welchem die zu den nicht dargestellten
Zündbrennern der einzelnen Brennstellen führende Gasleitung angeschlossen wird,
und einem weiteren Gasausgangsstutzen 3a, an welchem die zu den ebenfalls nicht
dargestellten Hauptbrennern der einzelnen Brennstellen führende Gasleitung angeschlossen
wird. Es bedeutet ferner 4 einen Gaseingangsraum, der durch eine Wand
6 von einem Gasausgangsraum 5
getrennt ist. In dieser Wand
6 ist ein Durchgang vorgesehen, von dem ein Kanal zu dem Gasausgangsstutzen
3 führt. Dem Durchgang 7 sind von beiden Seiten Ventilteller
11 und 50 zugeordnet, von denen der eine im Gasausgangsraum
5 befindliche Ventilteller 50 gleitend auf einem unter der Wirkung
einer
Rückholfeder 8 stehenden, von Hand über einen Druckknopf
9 betätigbaren Stößel 10 gelagert ist. Dieser Ventilteller wird von
einer sich gegen das Ventilgehäuse 1 abstützenden, auf Schließen des Ventildurchganges
7 gerichteten Feder 51 belastet. Die Rückholfeder 8 ist jedoch
stärker als die Feder 51,
so daß der Ventilteller 50 in Ruhestellung
durch den am Ende des Stößels 10 vorhandenen Bund 52 vom Durchgang
7 abgehoben ist. Der andere im Gaseingangsraum 4 befindliche Ventilteller
11 und die mit diesem starr verbundene Ventilspindel 12 stehen unter der
Wirkung einer im Ventilgehäuse 1 sich abstützenden, auf Schließen des Ventildurchganges
7
gerichteten Feder 13. Der Gaseingangsraum 4 und der Gasausgangsraum
5 sind an den von der Ventilspindel 12 bzw. dem Stößel 10 durchgriffenen
Stellen nach außen durch je einen Ring 14 abgedichtet. Auch der Ventilteller
50 ist gegenüber dem Stößel 10 mit einem solchen Ring 14 abgedichtet.
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Auf dem aus dem Ventilgehäuse 1 herausragenden Ende der Spindel
12 sitzt, starr mit ihr verbunden, eine Scheibe, die den Anker 15 eines dem
Ventilgehäuse 1 zugekehrten Elektromagnets 16 darstellt. über diesem
Elektromagnet 16 sind axial -Ruchtend weitere Elektromagnete 17, 18
angeordnet, von denen der dem Ventil am weitesten abgekehrte -
äußere
- Elektromagnet 18 an einer sämtliche Elektromagnete umgreifenden,
gleichzeitig als Schutzgehäuse 19 ausgebildeten Halterung 20 befestigt ist.
Die Halterung 20 ist mit dem Ventilgehäuse 1 starr verbunden. Sämtliche Elektromagnete
sind vorzugsweise als Topfmagnete ausgebildet. In der Halterung 20 ist eine in alle
Elektromagnete axial hineinragende, aus nichtmagnetischem Material bestehende Führungsstange
60 befestigt. Auf dieser Führungsstange 60 sind alle Elektromagnete
16, 17 mit Ausnahme des äußeren Elektromagnets 18 gleitend gelagert.
Durch die Halterung 20 isoliert hindurchgeführte Zuleitungen zu den Elektromagneten
16, 17,
18 sind mit 25, an die Halterung 20 als Masse angeschlossene
Ableitungen sind mit 26 bezeichnet. Der Boden sämtlicher Topfmagnete
16, 17, 18 ist verstärkt und dient bei den Elektromagneten 16 bzw.
17
gleichzeitig als Anker für den nächstfolgenden äußeren Elektromagnet
17 bzw. 18. Der Topfmagnet 18 ist an seinem verstärkten Boden
an die Halterung 20 angeschraubt.
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Die Elektromagnete 16, 17 liegen - im Gegensatz zur
Darstellung in der Zeichnung, in der sie der Deutlichkeit halber- unter Zwischenlassung
je eines Spalts übereinander angeordnet gezeichnet sind -
infolge ihres
Eigengewichtes dicht aufeinander und ruhen allesamt auf dem Anker 15. In
dieser Stellung hat und hält der mit der Ventilspindel 12 starr verbundene Ventilteller
11, unterstützt noch durch die Feder 13, den Ventildurchgang
7 geschlossen. Es ist somit in der Ruhestellung des Ventils der Gaseingangsraum
4 gänzlich abgeschlossen und ein Zutritt des Gases zu den Haupt- und Zündbrennern
nicht möglich.
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Jeder einzelne Elektromagnet 16, 17, 18 ist über die Leitungen
25 und über die Masseleitungen 26
jeweils mit einem nicht dargestellten
Thermoelement elektrisch verbunden, welches dem Zündbrenner jeder Brennstelle zugeordnet
ist; der Thermostrom jedes Thermoelements erregt beim Brennen der Zündflamme den
jeweiligen Elektromagnet. Die auf Schließen des Ventildurchganges 7 gerichtete
Feder 13 ist so dimensioniert, daß sie den Ventildurchgang 7 nicht
zu schließen vermag, solange alle Elektromagnete 16, 17, 18 erregt sind,
in welchem Zustand die Elektromagnete 16 und 17 zusammen mit dem Anker
15 an dem an der Halterung 20 befestigten Elektromagnet 18 hängen.
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Will man nun das erfindungsgemäße Ventil aus der in der Zeichnung
dargestellten Ruhestellung in die Zündstellung überführen, dann ist der Druckknopf
9
und damit der Stößel 10 gegen die Wirkung der Feder 8 so weit
einzudrücken, daß der Stößel 10 mit seinem Bund 52 den Ventilteller
11 von seinem Sitz abhebt, und daß der Anker 15 die auf ihm liegenden
Elektromagnete 16, 17 so weit anhebt, daß der zunächst bestehende Luftspalt
zwischen den Elektromagneten 17 und 18 geschlossen wird und somit
die Elektromagnete 16, 17, 18 eine geschlossene Säule bilden. Durch das Eindrücken
des Druckknopfes 9
und damit auch des Stößels 10 wird der Ventilteller-50
freigegeben und schließt unter der Wirkung der Feder 51 von unten den Ventildurchgang
7 ab. Das über den abgehobenen Ventilteller 11 aus dem Gaseingangsraum
4 in den Ventildurchgang 7 strömende Gas kann daher zunächst nicht in den
Gasausgangsraum 5 eintreten, sondern strömt über den zum Gasausgangsstutzen
3 führenden seitlichen Kanal zu den Zündbrennern, wo es, z. B. von Hand,
gezündet wird. Die jeder Zündflarnme zugeordneten Thermoelemente erzeugen dann Thennoströme,
die über die Leitungen 25 und 26 die jeweils zugeordneten Elektromagnete
16, 17, 18 erregen. Die solcherweise erregten Elektromagnete bleiben nunmehr
in der angehobenen Stellung aneinander haften, und die vorerst nur durch Eindrückung
des Druckknopfes 9 bzw. des Stößels 10 aus den Elektromagneten gebildete
Säule bleibt durch Wirksamwerden der magnetischen Kräfte bestehen. Der Druckknopf
9 kann alsdann losgelassen werden.
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Mit der Entlastung des Druckknopfes 9 wird durch die Wirkung
der Rückholfeder 8, die, wie schon erwähnt, stärker ist als die Feder
51, der Ventilteller 50
vom Bund 52 des zurückgehenden Stößels
10 mitgenommen und entgegen der Wirkung der Feder 51 von seinem Sitz
abgehoben. Damit kann das Gas durch den nunmehr geöffneten Durchgang 7 in
den Gasausgangsraum 5 strömen und wird von dort über den Gasausgangsstutzen
3a zu den Hauptbrennern geleitet, wo es sich an den Zündflammen entzündet. Die Anlage
und somit auch das Sicherheitsventil ist dann in der Betriebsstellung.
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Erlischt aus irgendeinem Grund nur eine der -Zü-n--d-f-la-Tnrne-n*
oder bleibt der Thermostrom irgendeines der Thermoelemente aus, dann fällt augenblicklich
der zugehörige Elektromagnet und bzw. oder der Anker 15 mit der mit ihm verbundenen
Ventilspindel 12 ab. Der Ventilteller 11, unterstützt durch die Wirkung der
Feder 13, schließt dann sofort den Ventildurchgang 7 ab. Es wird somit
der weitere Gaszustrom sowohl zu sämtlichen Haupt- als auch zu sämtlichen Zündbrennern
augenblicklich unterbrochen, wodurch sämtliche Flammen erlöschen, sämtliche Thermoströme
ausfallen und somit sämtliche Elektromagnete wieder in ihre Ruhelage zurückkehren.
Die Wiederinbetriebnahme der Anlage erfolgt in der bereits beschriebenen Weise.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel ist für höchstens
drei zu sichernde Brennstellen verwendbar. Bei Erhöhung der Zahl der zu
überwachenden
Brennstellen müssen entsprechend mehr bewegliche Elektromagnete auf der Führungsstange
60 aufgefädelt werden.
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Auf der in den F i g. 2 und 3 aus dem Ventilgehäuse
1 herausragenden Spindel 12 sitzt, starr mit ihr verbunden, eine Scheibe,
die als Anker 15 des ihm zugekehrten, hier als Doppelmagnet ausgebildeten
Magnets 16 dient. Der Doppelmagnet und die darüber axial fluchtend angeordneten
Topfmagnete 17,
18 und ein dem Magnet 18 zugeordneter Anker
21 sind von der Ventilspindel 12 in axialer Richtung gleitend durchgriffen. Der
Anker 21 ist seinerseits in einer gleichzeitig als Schutzgehäuse 19 dienenden
Halterung 20 gleitend gelagert und weist ein Stellglied 22 auf. Das Stellglied 22
betätigt ein als elektrischen Schalter 24 ausgebildetes Steuergerät. Das Stellglied
22 und der mit ihm starr verbundene Anker 21 stehen unter Vorspannung einer sich
an der Halterung 20 abstützenden Feder 23, die das Stellglied 22 nach außen
zu ziehen trachtet. In ihrer äußeren Stellung ist der Schalter 24 geöffnet, in ihrer
inneren Stellung ist er hingegen geschlossen. Der Boden der Topfmagnete
17, 18 ist verstärkt und dient gleichzeitig als Anker für den vorausgehenden
inneren Magnet. Die Magnete 16, 17, 18 liegen -
entgegen der F i
g. 2, in der sie unter Zwischenlassung je eines Spaltes übereinander
angeordnet sind - infolge ihres Eigengewichts dicht aufeinander und ruhen
allesamt auf dem Anker 15. In dieser Stellung hat und hält der mit der Ventilspindel
12 starr verbundene Ventilteller 11, unterstützt noch durch die Feder
13, den Ventildurchgang 7 geschlossen, während der Anker 21 über sein
Stellglied 22 unter der Wirkung der Feder 23 den Schalter 24 geöffnet hat
und ihn in dieser Offenstellung hält. Unter der Wirkung der Feder 23 liegt
der Anker 21 an der Halterung 20 des Gehäuses 19 an, wobei ein den Ventilhub
gewährleistender Abstand zwischen dem Magnet 18 und dem Anker 21 vorhanden
ist. Die auf Schließen des Ventildurchganges 7 gerichtete Feder
13 ist so dimensioniert, daß sie den Ventildurchgang 7 nicht zu schließen
vermag, solange die Magnete erregt sind, und diese alsdann an dem sich auf der Feder
23 abstützenden Anker 21 hängen. Die Feder 23 ist schwächer als die
Feder 13, aber immerhin so stark, daß sie bei Ausfall irgendeines Thermostromes
die sie zunächst noch belastenden Magnete nach außen zu ziehen vermag und dabei
den Schalter 24 öffnet.
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Will man das erfindungsgemäße Ventil aus der in Fig. 2 gezeigten Ruhestellung
in die in Fig. 3 gezeigte Zündstellung überführen, dann ist der Druckknopf
9 und damit der Stößel 10 gegen die Wirkung der Feder 8 so
weit einzudrücken, daß dieser den Ventilteller 11 anhebt, dabei den Durchgang
7 öffnet, bis der Anker 15 die auf ihm liegenden Magnete
16,
17, 18 an den Anker: 21 andrückt. Das über den geöffneten Ventildurchgang
7 aus dem Gaseingangsraum 4 in den Gasausgangsraum 5 strömende Gas
fließt dann zu nicht dargestellten Zündköpfen und muß dort von Hand gezündet werden.
Die jeder Zündflamme zugeordneten Thermoelemente erzeugen dann einen Thermostrom,
dessen Zuleitung bei 25 an jeden Magnet angeschlossen ist und die Ableitung
über 26 zu der Masse der Zündköpfe erfolgt. Die solcherweise erregten Magnete
bleiben nunmehr aneinander haften. Der Druckknopf 9 kann alsdann losgelassen
werden. Die Magnete 16, 17, 18 mit den Ankem 15 und 21 nehmen jetzt
eine nicht gezeigte Stellung ein. In dieser Stellung sind die zusammenhängenden
Magnete und die mit dem Anker 15 starr verbundene Ventilspindel 12 infolge
ihres Eigengewichtes und infolge der Spannkraft der Feder 13 so weit heruntergefallen,
bis sie sich über den mit ihnen magnetisch gekuppelten Anker 21 entweder auf der
nicht mehr zusammendrückbaren Feder 23 oder auf einem Anschlag 20' der Halterung
20 abstützen und dabei den Schalter 24 schließen. Der Durchfluß des Gases wird
je-
doch durch den noch weit genug geöffneten Durchgang 7 nicht behindert.
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Der von dem erfindungsgemäßen Sicherheitsventil gesteuerten und zu
den nicht dargestellten Zündköpfen führende Gasnebenstrom wird vorteilhafterweise
von einer Hauptgasleitung abgezweigt. Zwischen dieser Abzweigung und von der Hauptgasleitung
gespeisten Hauptbrennern kann ein Magnetventil angeordnet werden, dessen Spule durch
den Schalter 24 gesteuert wird. In diesem Stromkreis kann ferner noch ein Netzschalter
und ein Raumthermostat angeordnet sein. Sobald der Schalter 24, der Netzschalter
und der Raumthermostat geschlossen sind, öffnet sich das Magnetventil, und Gas strömt
aus der Hauptgasleitung über dieses zu den Hauptbrennern. Dort entzündet es sich
an den bereits brennenden Zündflammen. Die Anlage ist dann in Betrieb.
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Erlischt aus irgendeinem Grund nur eine der Zündbrennerflammen oder
bleibt der Thermostrom irgendeines der Thermoelemente aus, dann fällt augenblicklich
sein zugehöriger Magnet und/oder der Anker 15 mit der mit ihm verbundenen
Ventilspindel 12 ab. Der Ventilteller 11, unterstützt durch die Wirkung der
Feder 13, schließt dann sofort den Ventildurchgang 7. Zur gleichen
Zeit hat sich aber auch der Schalter 24 durch die Wirkung der Feder 23 geöffnet,
und damit ist das Magnetventil stromlos geworden. Das Zündgasventil und das Magnetventil
schließen also gleichzeitig, und die Magnete 16, 17, 18
nehmen wieder ihre
in der Beschreibung zu F i g. 2 beschriebene Ruhelage ein.
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Wird in dem zu beheizenden Raum eine gewisse Temperatur, auf die der
Raumthermostat anspricht, erreicht, dann wird das Magnetventil stromlos und infolgedessen
augenblicklich geschlossen. Die Zündflammen brennen jedoch weiter und erlöschen
erst dann, wenn einer der Thermoströme ausfällt oder ein nicht dargestellter Hauptgashahn
geschlossen wird.
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Der Schalter 24 kann aber auch den Stromkreis einer Signalanlage,
z. B. einer Lampe steuern, die dann die Betriebsstellung des Sicherheitsventils
anzeigt.