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Die Erfindung betrifft ein thermostatgesteuertes Sicherheitsventil
mit Absperrhahn für flüssige und gasförmige Brennstoffe. Diese Einrichtung soll
z. B. für gasbefeuerte Heizungsanlagen verwendet werden.
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Bei herkömmlichen Raumheizungsanlagen ist es beispielsweise zur Steuerung
des Durchflusses des Gases zu der einen Zündbrenner und den Hauptbrenner enthaltenden
Brennkammer bekannt, daß ein von Hand betätigbarer Absperrhahn mit verschiedenen
Einstellmöglichkeiten in Reihe mit einem Sicherheitsventil liegt. Wenn sich der
Absperrhahn in einer bestimmten Stellung befindet, wird das Sicherheitsventil manuell
geöffnet, und es gelangt Gas zum Zündbrenner,. der nach dem Zünden ein ihm zugeordnetes
Thermoelement erregt. Dieses hält das Sicherheitsventil so lange offen, wie das
Thermoelement erregt ist. Wird- der Absperrhahn in eine andere Stellung gebracht,
gelangt Gas zum Hauptbrenner und wird dort durch die Zündflamme entzündet. Sobald
die Zündflamme erlischt, wird das Thermoelement nicht mehr erregt, das Sicherheitsventil
schließt und verhindert den weiteren Durchfluß des Gases zur Brennkammer.
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Unter normalen Arbeitsbedingungen und/oder wenn ein Bauteil versagt
oder die Gaszufuhr aussetzt, sind solche Anlagen äußerst sicher. Es ist jedoch .bei
dieser Einrichtung möglich, den Absperrhahn entweder absichtlich oder zufällig kurzzeitig
zu schließen, so daß der Durchfluß des Gases zum Zündbrenner genügend lange unterbrochen
wird, um dessen Flamme zu löschen, gleich darauf den Ab-,sperrhahn aber wieder zu.
öffnen., Dabei kann nach dem Erlöschen der Zündflamme vor dem Schließen des Sicherheitsventils
durch die Thermoelementsteuerung noch Gas zum Hauptbrenner gelangen. Das sich während
dieser Zeitspanne in der Brennkammer ansammelnde Gas kann beim Wiederanzünden zu
einer Explosion führen.
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Es ist auch schon vorgeschlagen worden, rasch arbeitende Thermoelemente
zu verwenden, welche die Zufuhr des Gases durch das Sicherheitsventil sofort unterbrechen,
wenn die Zündflamme erlischt. Wegen der Wärmeträgheit des Thermoelementes tritt
jedoch immer eine gewisse zeitliche Verzögerung bis zur Unterbrechung auf, wodurch
ein explosiver Zustand geschaffen werden könnte.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine durch absichtliche
oder unabsichtliche Betätigung des Absperrhahnes hervorgerufene Explosionsgefahr
unmöglich zu machen. Erfindungsgemäß wird dies erreicht durch aus einem von der
Lage des Ventilstößels des Sicherheitsventils abhängigen Sperrstück und am Hahnküken
befestigten Anschlagteilen bestehende Sicherungsmittel, die das Betätigen des Absperrhahnes
verhindern und damit den Durchgang des Brennstoffes zum Hauptbrenner während der
Zeitspanne zwischen dem Erlöschen der Zündflamme und dem Schließen des Sicherheitsventils
ausschließen.
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Gemäß einer weiteren Ausbildung der beschriebenen Einrichtung sind
Mittel vorgesehen, mit denen die die Wiederbetätigung des Absperrhahnes ausschließenden
Sicherungsmittel bei der Rückstellung des Ventils in die geschlossene Lage ausgeschaltet
werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung mit ihren Vorteilen an Hand eines Ausführungsbeispiels
unter Zuhilfenahme der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt F i g. 1 einen Teil
einer Raumheizungsanlage, wobei das Sicherheitsventil und der Absperrhahn geschnitten
und die Brennkammerelemente, wie Zündbrenner, Hauptbrenner und Thermoelement, in
der Ansicht dargestellt sind, F i g. 1 A eine räumliche Darstellung der aus Sicherheitsventil
und Absperrhahn bestehenden Kombination nach F i g. 1 mit entferntem Deckel; F i
g. 2, 3 und 4 zeigen Schnitte durch das Sicherheitsventil und den Absperrhahn in
verschiedenen Stellungen, F i g. 2 A, 3 A und 4 A das Sicherheitsventil und den
Absperrhahn in räumlicher Darstellung mit entferntem Deckel mit den den Stellungen
der F i g. 2, 3 und 4 entsprechenden Stellungen der Sicherungsmittel, F i g. 5 und
6 Schnitte durch den Absperrhahn längs der Linien 5-5 bzw. 6-6 in F i g. 1.
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In F i g. 1 ist die aus dem Sicherheitsventil und dem Absperrhahn
bestehende Kombination mit 1 bezeichnet. Sie weist eine mit der Gasversorgung verbundene
Einlaßöffnung 2, eine zum Hauptbrenner 5 führende Auslaßöffnung 3 und eine zum Zündbrenner
6 führende- Auslaßöffnung 4 auf. Die Kombination 1 steuert den Gasdurchgang mittels
einer Ventilscheibe 8 und eines Ventilsitzes 9 zwischen der Einlaßöffnung 2 und
einer Kammer 11. Das Hahnküken 12 des Absperrhahnes weist sowohl einen Durchgang
13 auf, der in bestimmten Stellungen des Halmkükens 7.2 die Kammer 11 mit der Auslaßöffnung
4 verbindet, als auch eine Bohrung 14, die in einer bestimmten Stellung des Hahnkükens
12 die Kammer 11 mit der Auslaßöffnung 3 verbindet.
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Die Ausbildung des Durchganges 13 und der Bohrung 14 sind in den F
i g. 5 und 6 gezeigt. Das Hahnküken 12 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und wird
durch eine Feder 15 in seinen Sitz gedrückt. Das Hahnküken 12 ist außerdem an seinem
oberen Ende mit einem Anschlagteil 16 versehen, das nahe dem Zentrum des Hahnkükens
12 nach oben ragt, sowie mit einem Anschlagteil 17, das koaxial zum Zentrum
des Hahnkükens 12 an dessen Oberseite als schräg ansteigende Auflauffläche ausgebildet
ist, die in einer Schulter 18 endet. Die Ausbildung und Anordnung der Anschlagteile
16 und 17 und der Schulter 18 sind am besten aus den F i g. 1 A bis 4 A ersichtlich.
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In den Deckel 25 der Kombination 1 ist ein Griff 19 koaxial zum Hahnküken
12 drehbar und eindrückbar eingesetzt. Der Griff 19 und das Hahnküken 12 werden
durch die Feder 15 auseinandergedrückt. Der Griff 19 ist weiterhin mit einem Schaft
20 starr verbunden, dessen unteres Ende eine Mitnehmerscheibe 21 trägt, die eine
Nase 22 zur Mitnahme des Anschlagteils 16 aufweist.
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Der Ventilstößel 23 des Sicherheitsventils ist an seinem oberen
Ende in einem Lager 24 des Deckels 25 und nahe seinem unteren Ende in einem Lager
26 des Elektromagnetgehäuses 27 gleit- und drehbar gelagert. Das in das Gehäuse
27 ragende Ende des Ventilstößels 23 trägt einen Anker 28, der den Polen 29 des
Elektromagneten gegenübersteht. Zwischen den beiden Lagern 24 und 26 ist die Ventilscheibe
8 am Ventilstößel 23 fest angebracht. Eine Feder 30, die sich auf dem Gehäuse 27
abstützt, drückt die Ventilscheibe 8 gegen den Ventilsitz 9.
Die
Spule 31 des Elektromagneten ist mit einem Thermoelement 7 verbunden, das bei seiner
Erwärmung eine Spannung zur Erregung der Spule 31 liefert. Wenn sich der Anker 28
jedoch in der in F i g. 1 dargestellten Stellung befindet, reicht der durch die
Erwärmung des Thermoelementes 7 erzeugte magnetische Fluß in der -Spule 31 nicht
aus, um den Druck der Feder 30 zu überwinden und den Anker 28 anzuziehen. Andererseits
ist dieser magnetische Fluß aber ausreichend groß, um den Anker 28 an den Polen
29 festzuhalten, wenn er -mechanisch angedrückt wird.
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Die F i g. 1 A bis 4 A zeigen ein schwenkbares Sperrstück 32 mit einer
fingerartigen Verlängerung 10, die unter der Nase 22 liegt, wenn sich diese in der
in F i g. 2 A dargestellten Stellung befindet. Das Sperrstück 32 weist eine Öffnung
34 auf,. durch die das obere Ende des Ventilstößels 23 hindurchragt. Eine Feder
33 drückt das Sperrstück 32 gegen eine durch eine Durchmesserverringerung gebildete
Schulter des Ventilstößels 23.
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Wenn sich der Ventilstößel 23 und der Anker 28 in der in F i g. 1
dargestellten Stellung befinden, ragt das Sperrstück 32 schräg nach oben und kann
das Anschlagteil 17 des Hahnkükens 12 nicht berühren. Wenn sich jedoch der Anker
28 in der in den F i g. 2, 3 oder 4 dargestellten Stellung befindet, ist das Sperrstück
32 nahezu waagerecht ausgerichtet und erstreckt sich in den Weg des Anschlagteils
17, wenn das Hahnküken 12 gedreht wird.
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Der Griff 19 hat drei Stellungen, nämlich »AUS«, »ZÜNDUNG« und »EIN«.
Die F i g. 1 A und 4 A zeigen die Lage der Nase 22 und der Schulter 18, wenn sich
der Griff 19 in der »AUS«-Stellung befindet. Die F i g. 2 A zeigt die Lage dieser
Teile, wenn der Griff 19 in der »ZÜND«-Stellung steht, während die F i g. 3 A die
»EIN«-Stellung zeigt. In der »ZÜND«-Stellung fluchtet die Nase 22 mit der Verlängerung
10 des Sperrstückes 32. In der »AUS«-Stellung sind der Durchgang 13 und die Bohrung
14 geschlossen und stehen nicht mit ihren zugeordneten Auslaßöffnungen 4 bzw. 3
in Verbindung. In der »ZÜND«-Stellung ist die Bohrung 14 geschlossen, während der
Durchgang 13 mit der Auslaßöffnung 4 verbunden ist. In der »EIN«-Stellung stehen
die Bohrung 14 und der Durchgang 13 mit ihren Auslaßöffnungen 3 bzw. 4 in Verbindung.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der Kombination beschrieben.
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In F i g. 1 steht der Griff 19 in der »AUS«-Stellung, der Durchgang
13 und die Bohrung 14 sind gesperrt und daher nicht mit dem Zündbrenner 6 bzw. Hauptbrenner
5 verbunden. Die Ventilscheibe 8 liegt am Ventilsitz 9 an. Dabei kann kein Gas zum
Zündbrenner 6 oder zum Hauptbrenner 5 gelangen, und das Thermoelement 7 ist nicht
in Tätigkeit. Wenn der Griff 19 in der »AUS«-Stellung niedergedrückt wird, berührt
die Nase 22 das Sperrstück 32 nicht, und es wird keine Wirkung auf das Hahnküken
12, das Sperrstück 32 oder den Ventilstößel 23 ausgeübt.
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Soll der Brenner betätigt werden, wird der Griff 19 in die »ZÜND«-Stellung
gebracht, indem er etwa eine Vierteldrehung im Uhrzeigersinn gedreht wird. Die Lage
des Sperrstückes 32 und der Nase 22 in der »ZÜND«-Stellung, nachdem der Griff 19
gedrückt worden war und der Zündbrenner brennt, ist in den F i g. 2 und 2 A gezeigt.
Dabei ist die Kammer 11 mittels des Durchganges 13 mit der Auslaßöffnung 4 verbunden.
Die Nase 22 befindet sich nun unmittelbar über der Verlängerung 33 des Sperrstückes
32.
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Wenn der Griff 19, wie erwähnt, niedergedrückt wird, drückt die Nase
22 auf das Sperrstück 32. Dieses drückt den Ventilstößel 23 nach unten, bis
der Anker 28 auf den Polen 29 aufliegt. Dabei wird die Ventilscheibe 8 vom Ventilsitz
9 abgehoben, wodurch Gas von der Einläßöffnung 2 zur Auslaßöffnung 4 gelangt. Dieser
Zustand ist in F i g. 2 dargestellt.
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Hätte der Benutzer den Griff 19 losgelassen, ohne daß der Zündbrenner
6 gezündet und das Thermoelement 7 erregt worden wäre, hätte die Feder 30 den Ventilstößel
23 wieder in die Stellung gemäß F i g. 1 zurückgestellt und die Ventilscheibe 8
gegen den Ventilsitz 9 gedrückt, wobei der Gasdurchfluß zum Zündbrenner 6 gesperrt
worden wäre.
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Die Zündflamme erregt nun das Thermoelement 7, wodurch auch beim Loslassen
des Griffes 19 der Anker 28 angezogen und das Sicherheitsventil 8, 9 geöffnet bleibt.
Wenn die Zündflamme aus irgendeinem Grunde erlischt, kühlt sich das Thermoelement
7 ab, der Anker 28 fällt ab, und das Sicherheitsventil 8, 9 wird geschlossen. Dies
ist ein bekanntes Merkmal thermostatisch gesteuerter Sicherheitsventile.
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Solange die Zündflamme brennt und der Anker 28 angezogen ist, veranlaßt
eine Drehung des Griffes 19 in seine »EIN«-Stellung, daß die Bohrung 14 im Hahnküken
12 die Kammer 11 mit der Auslaßöffnung 3 verbindet. Bei einer handbetätigten Anlage
gelangt dadurch Gas zum Hauptbrenner 5, das dort durch die Zündflamme gezündet wird.
In automatischen Anlagen ist der Gasdurchfluß beispielsweise von einem Thermostaten
abhängig. Die Stellung des Hahnkükens 12, das die Kammer 11 mit dem Zünd- und dem
Hauptbrenner verbindet und die Lage des Ventilstößels 23 in der »Ein«-Stellung sind
in den F i g. 3 und 3 A gezeigt.
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Wird der Griff 19 entgegen dem Uhrzeigersinn in die »ZÜND«-Stellung
gedreht, wird die Bohrung 14 gesperrt, und die Flamme des Hauptbrenners 5 erlischt.
Die Zündflamme brennt weiter, und das Thermoelement 7 bleibt erregt. Wird der Griff
19 weiter in die »AUS«-Stellung gedreht, wird der Durchgang 13 gesperrt, und die
Zündflamme erlischt. Kurz danach kühlt sich das Thermoelement 7 ab, und das Sicherheitsventil
8, 9 wird geschlossen. Gleichzeitig wird das Sperrstück 32 durch den Ventilstößel
23 in die Stellung gemäß F i g.1 zurückgestellt.
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Damit der Benutzer den Griff 19 unmittelbar nach dem Ausschalten nicht
schnell wieder in die »EIN«-Stellung drehen kann, und zwar noch bevor das Thermoelement
7 genügend abgekühlt und damit das Sicherheitsventil 8, 9 geschlossen ist, arbeitet
das Sperrstück 32 mit dem Anschlagteil 17 zusammen. Wird nämlich der Griff 19 von
der »ZÜND«- in die »AUS«-Stellung gedreht, während die Zündflamme brennt, läuft
das Sperrstück 32 über die schräg ansteigende Auflauffläche des Anschlagteils 17
und wird durch die Feder 33 hinter die Schulter 18 des Anschlagteils 17 gedrückt.
Das Sperrstück 32 verbleibt so lange in dieser Lage, wie der Anker 28 durch die
Wirkung des Thermoelementes 7 angezogen ist. Dieser Zustand ist in den F i g. 4
und 4 A dargestellt. Wenn jetzt der Benutzer versucht, den Griff 19 von der »AUS«-Stellung
in die »EIN«-
Stellung zu drehen, verhindert das hinter der Schulter
18 des Anschlagteils 17 liegende Sperrstück 32 jedes Drehen des Griffes 19 so lange,
bis das Sicherheitsventil 8, 9 geschlossen und der Ventilstößel 23 nach oben bewegt
ist. Dabei gibt das Sperrstück 32 die Schulter 18 frei, und ein weiterer Zündvorgang
kann ohne Explosionsgefahr durchgeführt werden.