DE1529100A1 - Thermostatische Regelvorrichtung,insbesondere fuer Brenner - Google Patents

Description

• Thermostatische Regelvorrichtung, insbeondere für Brenner. Es. sind bereits Vorrichtungen zum Regeln der Zufuhr eines Strömungsmittels zu einer das Strömungsmittel verbrauchenden Einrichtung bekannt; solche Vorrichtungen dienen z:B, dazu, die Zufuhr von Gas zu einem Gasbrenner zu regeln.
• Bekanntlich können derartige Vorrichtungen mit Hilfe von .,iIaßänderungen eines ausdehnungsfähigen Elements betätigt werden; wobei diese Maßänderungen durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden: jedoch sind die Möglichkeiten der Verwendung solcher Vorrichtungen zum Regeln der Zufuhr eines brennbaren Strömungsmittels in Abhängigkeit von der Temperatur einer Zohe, die durch die Verbrennung des zugeführten Strömungsmittels direkt oder indirekt geheizt wird, relativ begrenzt, denn diese Vorrichtungen arbeiten nach dem Grundsatz "alles öder nchts-".oder "alles oder nur eine kleine i@@lenge". insbesondere im Falle der Heelung der Zufuhr von Gas zu einem Brenner ist diese Wirkungs-@ weise nicht geeignet:, den Prenp@er$,in der günstigsten Weise mit Brennstoff zu versorgen-Bei gut ausgebildeten Brennern können erhebliche Änderungen der Brennstoffzufuhr zugelassen'werden, ohne dafl der einwandfreie betrieb des Brenners beeinträchtigt wird. Infolgedessen ist es erwünscht, eine Vorrichtung zur Verfügung zu haben, die es errpöglicht, die Zufuhr von Gas zu einem Brenner in Abhängigkeit von der Temperatur einer Zone zu: regeln, die durch den Brenner direkt oder indirekt beheizt wird, und zwar derart, daß dle Gaszufuhr zu dem Brenner kontinuierlich und fortschreitend als Funktion der Temperaturänderungen variiert wird.
• Außerdem soll die Gaszufuhr zu dem Brenner stets zwischen einem möglichen maximalen Wert und einem bestimmten minimalen Wert liegen:, der der untersten Grenze entspricht, bei der die :Flamme des Brenners noch stabil ist. ...
• Ein Ziel der Erfindung besteht. nunmehr darin, eine thermostatische Regelung der Brennstoffzufuhr_zu einem Brenner in der Weise zu ermöglichen, daß die beiden vorstehend genannten Bedingungen erfüllt werden.
• Zu diesem Zweck sieht die Erfindung eine thermostatische Vorrichtung zum Regeln .der Zufuhr eines brennbaren Strömungsmittels zu einem System vor, bei dem die Verbrennung des Strömungsmittels in Abhängigkeit von der Temperatur eines .Bezugspunkten stattfindet, der durch die Verbrennung des Strömungsmittels direkt oder indirekt beheizt wird; die erfindungsgemäße Vorrichtung'umfäßt zu diesem Zweck im wesentlichen einen rIauptströmungsmittelkanal, einen parallel zu diesem verlaufenden zweten.Strömungsmittelkanal, wobei diese Kanäle durch ein Hauptventil bzw. durch einsekundäres Ventil gesteuert werden, sowie ein-mit einer ausdehnungsfähigen Flüssigkeit arbeitendes ' System, das sich auf der Temperatur des erwähnten Bezugspunktes befindet und so mit einer ausdehnungsfähigen Rohrmembran oder dergleichen verbunden ist, daß die Ausdehnung der Flüssigkeit als fälge..ei ner Temperaturerhöhung erstens eine fortschreitende i Ausdehnung der Rohrmembran bewirkt, um das Hauptventil fortschreitend zu sehlieaen, während das zweite Ventil geöffnet ist, wobei a ,zweitens eine Erhöhung des Drucks der Flüssigkeit bis auf einen vorbestimmten Wert bewirkt wird, bei welchem die so angesammelte Kraft eine plötzliche Verformung einer durch. die Rohrmembran zu betätigenden Membran bewirkt, wobei diese Verformung der Membran-veranlaßt, daß das zweite Ventil geschlossen wird, wobei die Vorrichtung im: Falle eines Temperaturrückgangs im entgegengesetzten Sinne zur Wirkung kommt, und wobei das brennbare Steömungsmittel in Abhängigkeit von-den Temperaturänderungen, in Mengen zugeführt wird, die zwischen der vorbestimmten größten und der vorbestimmten kleinsten i<<enge liegen, und zwar derart, daß die Temperatur des Bezugspunktes im wesentlichen konstant gehalten wird: -

  Die Sitze für die beiden Ventile werden vorzugsweise an den

  betreffenden Stirnflächen von zwei zylindrischen Kolben ausge-

  bildet, die voneinander abgewandt sind: Diese Kolben sind in:

  dem gfieichen zylindrischen Räum verschiebbar und selenüber der

  ;t'and- -des zylindriad=ien z,--uLrs angeäciitet und durch die erwähnte

  ;lmbran _trez@iil@ü. Der äc-,iäft des -4uptventiis ist mechanisch

  mit der i@oüruie:ubran verbunden, während der Schaft des zweiten_

  Yeii-uils in mechaiiisclier i@er ührung mit der -embran steht.

  Wenn die Rohrmembran nicht auf das System einwirkt, befindet sich die =Membran in einer Stellung, die dem größten relativen Abstand zwischen den beiden Kolben entspricht, Unter diesen Bedingungen sind die beiden Ventilorgane von ihren Sitzen abgehoben"so daß beide Ventile geöffnet sind.
• Wenn sich die Rohrmembran ausdehnt, drückt sie das Haupt-Ventilorgan zunächst geen seinen Sitz und übt dann auf diesen Sitz einen zunehmenden Druck aus, der beim Erreichen eines bestimmten clertes ausreicht, um die beiden Kolben zu veranlassen, sich aufeinander zu zu bewegen-,- vrobei die Membran verformt wird. Diese Verformung der Lembran veranlaßt das zweite Ventilorgan, dessen Schaft der Verformung der Membran folgt, sich an seinen Sitz anzulegen'.
• Der iiauptkanal und der zweite Kanal besitzen einen gemeinsamen Auslaß, .der, in dem zylindrischen Raum. zwischen den beiden Kolben mündet.
• Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen iieohnurg an .einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im -Längsschnitt. -Gemäß der "c;ichrung umfaßt die. erfindungsgemäße Vorrich- , tung ein %'x'ehäuee "1 mit einem Gaseinla6 Z, einem Gaaauslaß3, einem Umgehungskanal 4, der den Linlaß 2 mit dem unteren Teil des Gehäuses 1 verbindet, sowie eine Schraube 27, d#e es ermöglicht, die .menge des den ilmgehungskanal 4 passierenden -Strömungs-* mittels-zu regeln. Auf der Innenseite des Uehäuses 1 sind ein ringförmiger Vorsprung 5 und ein ringförmiger Vorsprung 6 vorgesehen.. In dem Gehäuse ist ein Kolben 7 mit einer axialen 'Öffnung 8 angeordnet. Am Umfang der Öffnung 8 ist der Kolben 7 mit einem Ventilsitz 9 für ein Hauptventilorgan 24 versehen.
• Die Abdichtung zwischen dem Kolben 7 und dem Gehäuse 1 wird durch einen Dichtungsring 28 am Umfang des- Kolbens bewirkt. Ferner ist in dem Gehäuse lein zweiter Kolben 11 angeordnet, der eine axiale Öffnung 1:2 aufweist. Am Umfang der Öffnung 12 ist der Kolben--11 mit einem Ventilsitz 13 für ein zweites Ventilorgan 16 versehen. Die Abdichtung zwischen dem Kolben 11 und dem Gehäuse-1 wird- durch einen Dichtungsring.29 am Umfang des Kolbens 11i bewi=rkt; Zwischen den Kolben 7 und 1:1 ist eine %"lembran 14 aus Metall angeordnet. Diese 'embran ruht auf einer Unterstützung 10, die du-rch.e-inen Teil des Ko=lbens 7 gebildet wird, sowie -auf einer dureh«einen-Teml des Kolbens 11 gebildeten Unterstützung-15.'Die beiden Unterstützungen 10 und 15 sind mit hier nicht gezeigten Öffnungen versehen, durch die eine Flüssigkeit oder ein: Gas strömen kann. Die Membran 14. ist so ausgebildet: und angeordnet, daß-sie sich plötzlich verformt, wenn sie: der Wirkung einer genügend großen Kraft ausgesetzt wird, die an der jrjembran 14 angreift, und daß die Membran ihre ursprüngliche Form wieder annimmt, sobald die Wirkung dieser Kraft aufhört. Das zweite. Ventil 16 ist mit einer Dichtung 30 aus einem geeig: neten It#:aterial und einem Ventilschaft 17 versehen. Eine Feder. _ . 18 ist zcxrischen dem Ventil 16--und dem Gehäuse 1 angeordnet, 1Merner liegt zwischen dem Gehäuse 1 und dem Kolben 11 eine -'ed.er 19. Der untere Teil des Gehäuses 1 ist mitiHilfe eines'-8topfenteils 20 verschlossen,. das mit einer Dichtung 31" Versellen ist. Eine Rohrmembran 21 ist. an einem-Verschlußteil 33 befestigt., das auf das obere Ende des Gehäuses 1 aufgeschraubt ist; das.-

  Innere der Rohrmembran ist durch ein Kapillarrohr- 23 mit .einem-...

  :i,L F @iRT't'J ` - . -

  Gefäß-22 verbunden.-Das Hauptventil 24-Ist mit einer Dichtung 3:2

  versehen und trägt einen Ventilschaft 25. Der Ventilschaft 25 ragt durch eine-Öffnung in einer Stirnwand--. des Gehäuses 1, in die ein Dichtungsring 26 eingebaut ist, um eine Abdichtung zwischen dem Ventilschaft und der Gehäusewand zu bewirken. Der Ventilschaft 25 trägt einen r'pderteller 35, und zwischen eesem Federteller und dem Gehäuse 1 ist eine Feder 34 angeordnet, Im folgenden wird die dirkungsweisb - der Vorrichtung, an Hand der Zeichnung -beschrieben.
• Die Vorrichtung.wird z.B, in eine Zeitung eingeschaltet» mittels deren .ein brennbares Gas-einem Brenner zugeführt wir4. _ Das Gefäß 22: wird an einem Funkt angeordnet, dessen Temperatur geregelt werden soll, z.B. in einem mit Hilfe des Brenners zu erwärmenden Es oei angenommen, d a!3 die erwähnte Temperatur auf einem Wert t gehaltem werden soll. _ -- Ferner sei angenommen, daß die Temperaturdes zu erwärmenden Strömungsmittels erheblich unter, dem Viert t liegt. Bei der in der Zeichnung wiedergegebenen Stellung sind beide Ventile 1.6 und 24 offen: und ein_ Teil des Gases zum Speisen des :Brenners strömt von dem Gäseinlaß 2 aus über die Öffnung 8 zum Äusiafl 3p: - während der verbleibende Teil des Gases von dem Frnlaß 2 aus über-den Umgehungskanal 4 und die Öff nung .12 zum Auslaß 3 strömt.-Bei dieser Stellung der Ventile 16 und 24 bewirkt die -@' Vorrichtung nahezu keine Verringerung des die: Vorrichtung _ .durchströmenden Gases, und der Brenner wird mit der.größten möglichen Gasmenge versorgt. Infolgedessen erhöht sich die Temperatur des zu erwärmenden Strömungsmittels, so daß die Blü.ssigkeit -in dem Gefäß 22 ebenfalls erwärmt wird. Die Ausdehnung der Flüssigkeit in dem Gefäß 22 bewirkt, daß die Rohrmembran 21 linear- ausgedehnt wird.: -'a der Ventilschaft 25 an der Rohrmembran 21 befestigt ist, bewirkt die Ausdehnung der Rohrmembran daß sich. daa xiauptventl 24 auf seinen Sitz 9 zu bewegt. Diese Verlagerung des.haüptventils 24 in Richtung auf seinen Sitz 9 führt-zu einer.Verringerung des--Gasdurchsatzes, so daß. -sich der Druckdes Gases verringert; infolgedessen wird die dem .Brenner zugeführte Gasmenge verringert.

  . Tiunmehr bestehen zwei idöblichkeiten; .

  a).: Die Gaemenge". die benötigt Wird: um die Temperatur des

  Strflmungpmttela auf dem Üert t zu. halten, ist größer als die

  Garnenge,. di.e über, den-UmgehunGskanal 4 und die Öffnung 12 zu

  dem, Auslaß. 3: glangen kann. In diesem.Falle wird das Hauptven

  til 24 3.n einer, Gleichgewchtagtellugehalten] so deß.Gae vom

  Eimaß 2 aus sowohl über die Öffnung B als auch über :den Umge-

  hungsüanal 4 und diÖffnung 12 zu dem.Aueläß 3 strömen kann

  und -der .Brenner ständig mit einer Gaemenge gespeist wird, die

  zwischen der maximal möglichen i5enge und derjenigen Xenge liegt,

  weiche- durch deib yitnugiliungskanal 4 und die Öffnung 12 zu dem

  'Ausla(. 3 s trömea kann'- ' -.

  bT _1)iey -Gaamenge,., :dte dem Brenner zugetuhrt verdeu mag f um

  die :`@"a,peeaur;@-dea -;trßmengsmil;-cele auf d t4 Neert t zu halten, '

  ist kleiner "als die: gaegengo, die tber den. Umgehungskanal 4

  und die Öffnung .12 zum Ausläß,3 etrömen kann. In diegem ralle

  schließt das Hauptventil 24 die Öffnung 8 vollständig, so daß das Gas dem Brenner nur noch über den Umgehungskanal 4 und die Öffnung 12 zugeführt wird. Die Temperatur des Strömungsmittels erhöht- sich weiter, und da sich die Rohrmembran 21 nichtweiter ausdehnen kann, nimmt der Druck in-der Rohrmembran. zu, so daß sich die Kraft verstärkt, die durch die Rohrmemhran 21 auf den @@entilschaft 25 aufgebracht wird; infolgedessen nimmt die Kraft zu, die das Ventil-24 auf den Kolben 7 ausübt.- Wenn diese Kraft einen Wert erreicht, der ausreicht, um eine Verformung der Membran 14 zu bewirken, verformt sich diese Membran plötzlich, so d;aß sie die in der Zeichnung mit einer gestrichelten Linie angedeutete Form annimmt. Somit werden der Ventilschaft 1'l und das zweite Ventil 16- freigegeben, so daß die Feder 18 zusammen mit dem Druck :des Gases-bewirken kann, daß das Ventil 16 gegen seinen Sitz 13 gedrückt wird, um die Zufuhr von Gas zu dem Brenner vollständig zu unterbrechen. Da das Strömungsmittel jetzt nicht weiter erhitzt wird, beginnt die Temperatur des Strömungsmittels abzusinken. Infolgedessen. geht die Temperatur der Flüssigkeit indem-Gefäß 22 zurück' und. der Druck in der Rohrmembran 2:1 wird niedriger:-Dieses Absinken des Drucks in der Rohrmembran.21 bewirkt, daßde durch die Rohrmembran ausgeübte. Kraft allmählich verkleinert wird. "flenn diese Kraft den gleichen Wert erreicht hat wie die durch die Membran 14 aufgebrachte: Kraft, nimmt die Membran 14 plötzlich wieder ihre ursprüngliche Form an, die in der Zeichnung mit Vollinien wiedergegeben ist, s® daß die -lembran:14 das Ventil 16 öffnet. Nunmehr kann dem Brenner Gas wieder in einer ,,:Enge zugeführt werden, die durch den Umgehungskanal 4 und die Öffnung 12 bestimmt wird. In diesem 2&lle.berüht die fiemperaturre";elung auf dem Grundsatz Hwenig oder nichts!I. Das erneute Zünden des Brenners kann mit Hilfe. einer ständig brennenden Zündflamme bewirkt werden. Es sei bemerkt, daß man den Regelwert t verändern kann, indem man den Abstand zwischen der Rohrmembran 21-und dem Stopfenteil 20 am unteren Ende des Gehäuses 1 variiert. Wird dieser Abstand verkleinert, wird der regelwert niedriger, und wenn man- den Abstand vergrößert, erhält man einen höheren Regelwert. Eine Änderung des erwähnten Abstandes entspricht praktisch einer Änderung des Punktes, an welchem die.Ventile 16 und 24 zu arbeiten beginnen. Um den genannten Abstand zu verändern, kann man das Verschlußteil 33 drehen, das in Gewindeverbindung mit dem Gehäuse 9steht' um die Rohrmembran. 21 in axialer Richtung zu verstellen.
• Die Schraube 27 ermöglicht .es, die durch den Umgehungskanal 4 strömende Gasmenge zu regeln: Mit anderenjorten' die Schraube 27 kann dazu dienen, die kleinste dem Brenner in der Zeiteinheit zugeführte Gasmenge zu variieren..
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung. gestattet eine sehr anpassungsfähige thermostatische Regelung eines Brenners, einer Heizeinrichtung oder dergleichen.
• Im Vergleich zu den bis jetzt bekannten. Vorrichtungen bietet die erfindungsgemäße Vorrichtung verschiedene Vorteile. Erstens besitzt die Vorrichtung eine höhere Empfindlichkeit für Temperaturänderungen. Zweitens arbeitet die Vorrichtung geräuschlos. Drittens wird das Temperaturmeßelement nicht plötzlich erhitzt oder abgekühlt. Viertens benötigt man keine äußere Energiequelle,, z..E3: keine elektrische Stromquelles um die VorriChtung- zu betreiben.

Claims (1)

1. - P A T E N T A N S P R Ü C H E 1: Thermostatische Vorrichtung zum Regeln der Zufuhr eines brennbaren Strömungsmittels zu einem System, bei dem die Verbrennung des Strömungsmittels in Abhängigkeit-von der Temperatur eines Bezugspunktes bewirkt-wird, der durch die Verbrennung des Strömungsmittels direkt oder indirekt beheizt wird, g e k e n n z e i c h n e t durch einen Hauptströmungsmittelkanal, einen parallel dazu verlaufenden zweiten Strömungsmittelkanal, wobei diese Kanäle durch ein Hauptventil bzw. ein zweites Ventil gesteuert werden, sowie ein mit einer ausdehnungsfähigen Flüssigkeit arbeitendes System, das sich auf der T-emperatur des Bezugspunktes befindet und mit einer ausdehnungsfähigen Rohrmembran oder dergleichen so verbunden ist, daß die Ausdehnung der Flüssigkeit als Folge einer Temperaturerhöhung erstens bewirkt, daß sich die Rohrmembran fortschreitend ausdehnt, wobei das Hauptventil fortschreitend geschlossen wird, während das-,zweite Ventil offen -ist, und zweitens bewirkt, daß sich der Druck der Flüssigkeit auf einen vorbestimmten Viert erhöht, bei dem die so angesammelte.Kraft eine plötzliche Ver-, formurig einer durch die Rohrmembran zu betätigenden Membran bewirkt, wobei diese Verformung der Membran bewirkt, daß das zweite Ventil geschlossen wird, wobei die Vorrichtung bei einem Rückgan8 der Temperatur im entgegengesetzten-Sinne arbeitet-3 und wobei das brennbare Strömungsmittel in Abhängigkeit vo.den Temperaturänderungen in Mengen zugeführt wird, die zwischen ei--> ner vorbestimmten maximalen und einer vorbestimmten minimalen Menge liegen, und zwar derart; da.ß die Temperatur des Bezugs-Punktes im wesentlichen konstant gehalten wird. -2. -:_ Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch: g e k e n n -- -a e i c h n e t , da£ es sich bei dem geregelt zugeführten StrÖmungemittel 'um ein brennbares Gas handelt,- -34 Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,, dadurch g e k e n n - z e i e h n e t , daß die Sitze der beiden Ventile in den von- einander abgewandten Flächen von zwei zylindrischen Kolben aus-- geb@ldet-snd, daß die beiden Kolben in dem gleichen zylindri- $ehan Raum verschiebbar angeordnet und gegenüber der lfand des Sylndrisohen Raums ga®dicht abgedichtet -sind, und daß die Kol- ben-durch. die erwähnte Membran getrennt sind. 44 Vorrichtung: nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e n ,n - i n i 'o h n -e t , daß der Schaft des hauptventils mit der- Rohr- membran mechanisch verbunden ist. 3,` Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e n n - a o 1 c h ne t , daß der Schaft des zweiten. Ventils durch»eine Feder gegen die Lembran vorgespannt ist. 6.Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, g e k e n n - z ei c h n e t_ durch Mittel zum Variieren des Abstandes zwi- schen der Rohrmembran und dem Sitz des Uauptventils; 7; Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 6, g e k e n n - z e i c h n e t durch Mittel zum Variieren des Querschnitts des zweiten Strömungsmittelkanals.