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Warmwasserbereiter mit magnetelektrischer Zündvorrichtung. Die Erfindung
bezieht sich auf Warmwasserbereiter für chemische, insbesondere gasförmige Brennstoffe
und betrifft die Zündung und Steuerung solcher Geräte.
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Die Sicherheitsvorschriften verlangen bekanntlich bei Gas-Warmwasserbereitern
eine Zündflamme, an der sich die eigentliche Heizflamme bei Bedarf entzündet, und
dieser Bedarf ergibt sich aus einer Wasserentnahme hinter dem Gerät. Die Wasserströmung
wird im Gerät in Druck umgesetzt, und dieser Druck zum Öffnen des Hauptventils benutzt
(sog. Wasserdurchlaufsteuerung oder Wassermangelsicherung). In Reihe mit diesem
Hauptventil liegt ein Zündsicherungsventil in Form eines Thermorelais (Bimetalls),
das im Ruhezustand den Brennstoff gegen Zündbrenner und Hauptbrenner absperrt, während
es, sobald und solange die Zündflamme brennt, von der in der Zündflamme entwickelten
Wärme offengehalten wird und die Brenner mit Brennstoff versorgt. Verlischt die
Flamme, so mu13 es selbsttätig die Brennstoffzufuhr unterbrechen.
Bei
den meist gebräuchlichen Geräten ist es üblich, die Zündflamme wenigstens tagsüber
brennen zu lassen, um sie nicht bei jeder Warmwasserentnahme neu anzünden zu müssen.
Dieses Verfahren verursacht hohe Nebenkosten durch unnötigen Gasverbrauch, Verschmutzung
des Zündbrenners und Verzunderung des Thermorelais. Für Gasheizgeräte wurde deshalb
eine netzunabhängige, von Hand zu betätigende magnetelektrische Zündvorrichtung
entwickelt, die beim Öffnen der Hauptgasleitung einen Zündfunken für die Zündflamme
erzeugt. Als Zündsicherung wird hierbei ein thermoelektrisches Ventil verwendet,
dessen Ventilteller im Ruhezustand durch Federdruck gegen seinen Ventilsitz gedruckt
wird und dadurch die Brennstoffzufuhr absperrt, während des Zündvorganges mechanisch
gegen den Federdruck abgehoben wird und den Jeg freigibt und, sobald und solange
die Zündflamme brennt, durch einen thermoelektrischen Kreis offengehalten wird.
Dazu ist in der Brennzone der Zündflamme ein Thermoelement angeordnet, dessen Thermostrom
einen Magneten erregt, der über eine Ankerplatte den Ventilteller festhält (deutsche
Patentschrift 1 003 666).
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Es bleiben aber jeweils außer der Zündmechanik noch der Gashaupthahn
bzw. der Wasserhahn zu bedienen.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, be*armwasserbereitern mit Heizung
durch chemische, insbesondere gasförmige Brennstoffe unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften
Freigabe und Liefermenge des Brennstoffs und seine Zündung vollautomatisch vom Wasserdurchlauf,
d.h. der Wasserentnahme zu steuern, um eine Einbandbedienung zu erreichen und mit
dieser Bedienungsfehler
suszuschleßen. Dies ist Jedoch durch einfz;:-chen
Zusampienb"-ieiner ;@asserdurchlaufsteuerung mit einer thermoelektrischen Zündsicherung
nicht zu erreichen, d& bei letzterer gegenläufite Bewegungen des Betätigungsgliedes
vor und nach derr Zündvorgang vorgesehen sind, um das Zündsicllerungsventil frei
zii--e ben und das Hauptventil zu Öffnen, während das Stellglied der ersteren nur
eine einsinnige Bewegung ausführt. Andererseits ist die Verwendung bekannter und
bewährter Ventil- und Zündsysteme erwünscht.
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Die Erfindun`T löst diese widerstreitenden Forderungen in der ;leise,
daß die Betätigungsglieder der magnetelektrischen Zündvorrichtung lind der beiden
Ventile der Zündsicherung derart mit dem Stellglied der Ylasserdurchlaufsteuerung
gekuppelt sind, daß letzteres während seines Öffnun.lshubes -also beim Öffnen eines
Wasserhahnes in der Zeitung hinter dem Gerät - auf die Ventile bis zur Auslösung
der Zündvorrichtung einwirkt und sie dann für den Rest des Hubes freigibt und während
seines Schließhubes - also beim Absperren des ;lassers - nur auf das elektromc-@gnetisch
gehaltene Zindsicherungsventil rückstellend einwirkt. Letzteres kann :mechanisch
- dutch Mitnahme des Ventiltellers oder seiner ST#)indel - oder elektrisch - durch
Auftrennen des Thermostromkreises - geschehen. Die Zündflamme brennt also nur solange
wie die Hauptflamme und nicht als Bereitschaftsflamme, so da9 Gasverbrauch, Verschmutzung
und Verzunderung geringer sind.
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Während der Bewegung des Stellgliedes der Wasserdurchlaufsteuerung
aus seiner Sperr- in die Offenstellung wird also zunächst das Zündsicherungsventil
mechanisch geöffnet, sodann der Zündfunken erzeugt
und danach das
Zündsicherungsventil wieder freigegeben. Der Durchgang zum Hauptbrenner wird aber
nur freigegeben, wenn die Zündung funktioniert hat und die Zündflamme brennt und
das von ihr beaufschlagte Thermoelement einen Strom an den Haltemagneten des Zündsicherungsventils
liefert. Hat die Zündung nicht funktioniert, so geht das Zündsicherungsventil in
seine Schließstellung zurück, das Wasser bleibt kalt, und der Vorgang muß durch
Schließen und erneutes Öffnen des Wasserhahnes wiederholt werden.
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Daraus wird deutlich, daß im Bewegungsablauf des Stellgliedes der
Wasserdurchlaufsteuerung nur eine kurze Phase zur Verfügung steht, innerhalb deren
der Haltemagnet des thermoelektrischen Ventils wirksam werden muß. Seine Ansprechzeit
ist in erster Linie bestimmt durch die Größe des Thermoelements und der Zündflamme.
Eine große Zündflamme ist unerwünscht, weil sie zu einer starken Verzunderung führt.
Ein großes Thermoeler.fient weist eine große ,Wärmeträgheit und dadurch eine lange
Ansprechzeit auf, bis der für das Halten des Ventils ausreichende Thermostrom erreicht
ist. Dieser Strom ist wiederum durch die Kraft der gespannten Rückstellfeder bestimmt,
die den Ventilteller bei geschlossenem Ventil auf seinen Sitz drückt. Die hier bisher
verwendeten Schraubenfedern haben eine positive Charakteristik, so daß ihre Kraft
im gespannten Zustand am größten ist.
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Um die erwünschte kurze Ansprechzeit des thermoelektrischen Ventils
zu erreichen, wird deshalb gemäß weiterer Erfindung als Ventilschließfeder anstelle
der üblichen Schraubenfeder eine Tellerfeder mit negativer Federcharakteristik benutzt.
Bei gleichem (vorgegebenem)
| Verlti-l schließdriici-- ist die no iwen äige hultekraft in |
| G.I.fons-tellurl,# cies V .3ii:til s Meiner als diese üchließ- |
| l#:raf-t o Für den @ialtern@-:.-@ne tell reichen (i"her :-ieni,--rer |
| aus. Win kleinerer Tliermostrom bedingt |
| eine kleinere Zündflamrie, wodurch einer-Jeits die ;lärrne- |
| t.@..'c:,°@le@t Lind dadurch die cive@.r:aindert und |
| die Ver-unüerull _lea.ner :-eilalten und da- |
| die Lebensdfiuer E;x'11@@iiC, aulerderBrennstoif :E- |
| ;@ |
| .Lii C:_i'_1!@r fair l:aehri-.E; twiecke 1)es("rlüex'ä Seei
,ne-teil und |
| de srl@--lL@ bevorzugten nusfCFlrun:s.forni der Erfindun` be- |
| stellt !1:,. . f..i _. y C ! l
. J..Je# 'L',:r c'-1- |
| der' ZUndsicherung Lind Cler ma`,netelektr'i- |
| soilen @lirldzlC)x'1i@h-t@iil`' auü ei :er axial -#rerächiC-bb"Lren |
| Stnn`;e, ;t='_e von de.-, Stel!1,;lied der @if1;1:;8z'GL1rCIll@r@if- |
| S te1103'L?11: ver,#,choben :'lird u116 ihrs lie.: eliai;_;
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| an ihr scll'vieiilc'b_ll' -#:ela"erten @::eiürrai_8@1 Kebel
einer- |
| sei-t:; auf da ;@e tta.@Ltn;älied der Ztiridvorriciltiin@ und |
| ariderex'se it:j auf dnc; :3e-tö:ti#-un-sglied der Zündsicherung |
| iibertrcig-t, und zwar al:; Polje der von diesen Be Iätigungs- |
| gli ed ern bis zur Auslösung der |
| ZiindvorrichtunFr im wesentlichen auf das Betä tigungs- |
| glie;l der Ziincloicher^ing, so dao zunächst- die Ventile |
| -estellt vrerden und das @iindr;as freiöe@eben wird, :'näh- |
| rend der Auslüsun__; der Zündvorrichtung aber allein auf |
| deren Dnrach, also liaciideni der Zünd- |
| funke die :@ürldflarr>r@iF: gezündet hat, ,;ibt der zweiarmige |
| Hebel beide Iseti=itigungs@;lieder frei, so daß notfalls |
| das Z.ndsicharunrsvent-.i.l ansprechen kalin uii(1 "z'.nii
aride- |
| ren die @ündvorrichtunL; für' einen ne,_iei,. Ira@)tils bereit- |
| e s ü #-e-L#tt ' Wird das -L t, so we
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| lD.upt- und Zündflaiii:ae gelöscht. Die:; er..vorLe.i.l- |
| h".f L durch E:Inenb:@chal.tl@cintakt im ätroni_@.L'eis des |
| 2herriioeler.:ents, vier von der ätari.,;e iri einer @e@;;egzn,s- |
| -jjhase zj-ischerrr@in;3stelh_rn _j und 7inrlung geöffnet wird, |
| so daß die An e:rplat te abf@-#llt i;nd das @indsicherunf;:@- |
| ventil schließt. Eine raec'rianisc:rn =iiicr_@tellur@ des Ven- |
| tils könnte nur riu#-1,cii ein(-In;i_z=ri_f.f :irr üe Z@ndicY_°- |
| runerreicht .rerden@ |
| 'aidererseits M@3t jich eine bekannte thermoelektrische |
| Zi.indvorrictitun-", bei der die Ventilteller de:; aaupt- |
| Ventils und des @üac@:@icrerun@@;sventils von Mianci von eir-.er; |
| die '.r'ir_:@_@i_. e.ae.riicr>sti:-Ll@:'eder -r@;rachieübarcr@ |
| Ventilstößel verniö_-@e eines z@:isc@ren beide ein#?eächal
Be- |
| ten Leerhubweges nacheinander be.regt werden - und zwar |
| wird erst das Hauptventil @e:rchlo;isen, dann das Zünd- |
| sicheri?ngsveritil -"eöffne t und darauf das Hauptventil |
| im Rückhub des Stößels vrieder gaöf.Lnet -, in der :'eise |
| für die Zwecke der Erfindung ab@-ndern, daß eine Rast- |
| kupplung zwischen de,-n et@aiguns Lied der Zündsicherung |
| und dem Ventilstößel vorgesehen wird, die diesen nach |
| Erreichen der. iffens tellung des ?indsicherungsventils |
| während des -,reiteren Vorlaufes des |
| freigibt und erst bei dessen @Rücflauf wieder mitnimmt, |
| und ferner eine Lee-^hubkupplung zcrischen dem Ventil- |
| stößel und der Ventils_niridel des Zündsicherungsventils, |
| die ein 3niel vaischen beiden in Größe des Schl ieß- |
bzw. Öffnungshubes des Hauptventiltellers gestattet. Dadurch werden die Ventile
nach dem Zündvorgang gewissermaßen von der Wasserdurchlaufsteuerung abgekuppelt,
erhalten also ihr freies Furüctionsspiel, aber bei ''assermangel (Absperren des
Wasserdurchlaufs) wird das Zündsicherunesventil zum Ansprechen gebracht. Einzelheiten
und Vorteile der Erfindung werden im folgenden näher an einem Ausführungsbeispiel
erläutert,
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seiner Aufwärtsbewegung zunächst den federbelasteten Ventilteller
37 des Hauptventils 2 frei,.der sich auf seinen Sitz im Gehäuse 31 setzt. Die Spitze
des Stößels 34 kann sich in der Hülse 42 der Spindel 41 des Zündsicherungsventils
4 zunächst frei verschieben, dessen Ventilteller 43 von den Tellerfedern 44 auf
seinen Sitz im Gehäuse 31 gedrückt wird.
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Bei weiterer Bewegung der Membran 17, des Stößels 13 und des Stempels
32 mit Stößel 34 hebt letzterer den Ventilteller 43 von seinem Sitz ab und schiebt
die Spindel 41 nach oben, wobei die lose mitgenommene Ankerplatte 45 vor die Polschuhe
des Elektromagneten 54 der thermoelektrischen Zündsicherung gelangt, der aus dem
Thermoelement 53 im Bereich der Zündflamme 55 gespeist wird. Über das Ventil 4 strömt
Gas durch die Zeitung 46 zum Zündbrenner 5.
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Inzwischen hat der Kopf 32' des Stempels 32 den Betätigungshebel 21
der magnetelektrischen Zündvorriohtung 2 erfasst und über diesen und den Bolzen
22 deren Federspeicher gespannt, der auf den Abreißanker eines magnetelektrischen
Kreises mit Permanentmagnet wirkt. Sobald der Anker abgerissen, d.h. der magnetische
Kreis aufgetrennt wird, wird in einer mit diesem gekoppelten urd über die Zeitung
23 an die Zündelektrode 51 angeschlossenen Induktionsspule eine Hochspannung erzeugt,
die einen Funken zur geerdeten Elektrode 52 überspringen läßt und die Zündflamme
55 zündet. Hübe und Abreißzeitpunkt sind so eingestellt, daß der Zündfunke erst
erzeugt wird, warm das Zündsicherungsventil 4 geöffnet ist.
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Der weiteren Bewegung von Membran 17, Stößel 13 und Stempel 32 folgt
der Ventilstößel 34 nicht mehr - sei es, daß
er mit einem Bund
gegen einen Anschlag an der Durchführung im Gehäuse 31 anläuft oder die zusammengedrückte
Riickstellfeder 35 die Kraft der Rastbolzenfeder überwindet -; die Rückstellfeder
35 kann ihn nun (nach unten) zurückschieben, und sein Kopf 34' tritt weiter in den
hohlen Stempel hinein, und der Rastbolzen 36 rastet in die weiter innen liegende
Rastnut 38 ein. Der Ventilteller 37 hebt von seinem Sitz ab, und das Hauptgas kann
durch das Zündsicherungsventil 2 zum (nicht dargestellten) Hauptbrenner strömen.
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Vermöge einer Leerhubkupplung zwischen dem Stößel 34 des Hauptventils
3 und einer Hülse 42 an der Spindel 41 des Zündsicherungsventils 4_ wird dessen
Ventilteller 43 vom Rückgang des Stößels 34 nicht mitgenomriien. Der T.ia.gnet 54
Zieht die Ankerplatte 45 an und hält damit über die Spindel 41 den Ventilteller
43 fest: das Zündsicherungsventil bleibt geöffnet - jedenfalls dann, wenn die Zündflamme
55 gezündet wurde und das Thermoelement 53 erhitzt.
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Zündflamme und Thermoelement müssen so ausgelegt sein, daß innerhalb
von ca. 0,8 Sekunden ein genügend großer Strom für den IEiagneten 54 entsteht. Dieser
Strom kann also kleiner sein, je schwächer die Rückstellkraft für den Ventilteller
43 ist. Sie wird erfindungsgemäß durch zziei Tellerfedern 44 i=,ufgebracht, die
eine negative Federcharakteristik haben Die Darstellung der beiden Federcharakteristiken
für eine übliche Schrauberfeder (I) und eine Tellerfeder (II) in Fig. 2 erläutert
anschaulich den Unterschied zwischen beiden Federarten und den unterschiedlichen
Federdruck p bei gleichen Federregen s.
Wird der ;'lasserdurchlauf
abgestellt, so drückt die Feder 33 den Stempel 32 nach unten zurück. Der in dessen
Nut 38 eingerastete Stößel 34 nimmt jetzt, da der Leerhub in der Kupplungshülse
42 verbraucht ist, die Spindel 41 mit, d.h. die Ankerplatte 45 wird von :Ien pölschuhen
des Elektromagneten 54 abgerisszÄi. Infolgedessen drücken die Tellerfedern 44 den
Ventilteller 43 1;iieder auf seinen Sitz, die Gaszufuhr wird unterbrochen, Zünd-
und Hauptflamme erlöschen. Der Kupplun"rysbolzen 39 hat in der Hülse 42 wieder Spiel.
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Dieses Spiel wird aber bei weiterem Rückgang von btempel 32 und Stößel
34 bald verbraucht, der Stößel wird dann zurückgehalten, und sein Kupplungsbolzen
36 springt aus der inneren Nut 38 wieder in die äußere Ilut. Die Einrichtung hat
ihre Grundstellung wieder erreicht.
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Die AusführungNmöglichkeiten der Erfindung sind nicht auf dieses Beispiel
beschränkt, So kann insbesondere die Rastkupplung zwischen Stempel 32 und Ventilstößel
36 anders ausgebildet sein, und statt die Ankerplatte 45 des Zündsicherungsventils
4 vom Haltemagneten 54 abzureißen, kann auch in den Stromkreis zwischen Termoelement
53 und Magnet ein kleiner Wischschalter gelegt ,werden, der vom Stempel 32 oder
über den Betätigungshebel 21 der Zündvorrichtung 2 in einer Bewegungsphase zwischen
Grundstellung und Zündpunkt betätigt wird, s o daß die Tellerfedern 44 das Ventil
schließen können.
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Bei dieser quasi-elektrischen Abschaltung des Zündsicherungsventils
wird nicht nur die Leerhubkupplung 39/42 überflüssig, sondern auch das Rastgesperre
im Stempel 32 einfacher, weil die Rastnut 38 nicht mehr benötigt wird. Die Unterbrechung
des Haltestromkreises empfiehlt sich wegen der Vereinfachung der Mechanik insbesondere
für eine Nachrüstung der Zentralsteuerung von Gas und Zündung
durch
die Zxlasserman"elsicherung. Hierfür ist ein einfaches Gestänge vorteilhaft, das
in Fig. 3 dargestellt ist. Vom Stößel 13 der Wasserdurchlaufsteuerung 1 führt ein
Verzweigungsgestänge, bestehend aus einer verschiebbar "#-ela.@erten uni durch eine
Rückstellfeder 62 belasteten Stange 61, an der ein zweiarmiger Hebel 63 schwenkbar
gelagert ist,. Sein (in der Zeichnung) linker-Arm liegt unter dem hülsenförmigen
Stempel 32 eines üblichen, sonst von Kand durch Druck auf diesen Stempel betätiv@ten
Zündsicherungsventils 3, 4 und sein rechter Arm unter dem normalerweise mit dem
Stempel 32 direkt gekuppelten Betätigungshebel 21 der elektromagnetischen Zündvorrichtung.
(Vgl. z.B. DBGT.I 1 714 8211 Fig. 2).
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Da der ;liderstand bei 21 größer ist als der bei 32, wird sich, wenn
die Stange 61 vom Stößel 13 hochgeschoben wird, der zweiarmiCe Hebel 63 zunächst
um den Auflagepunkt auf 21 drehen, das Hauptventil 3 schließen und das Zündsicherungsventil
4 öffnen (Fig. 1). Sobald die Endstellung des Stempels 32 erreicht ist, dreht der
Heben 63 bei weiterem Vorschub der St an-e 61 um den Auflagepunkt auf 32 und spannt
über den Hebel 21 den Federspeicher der Zündvorrichtung 2. Nach dem Zünden entfällt
der Widerstand am Hebel 21, und der Hebel kann, ohne daß sich die Stellung der Stange
61 verändern muß, um seinen Lagerpunkt an dieser entgegen dem Uhrzeigersinn schwenken,
wenn die Rückstellfeder 33 der, Stempel 32 wieder aus dem Gehäuse 31 nach unten
herausschiebt. Dabei öffnet sich das Hauptventil 3, während das Zilndsicherungsventil
4 vom Elektromagneten 54 gehalten wirdp solange die Zündflamme brennt. Wenn das
Wasser abgestellt wird, gehen das Gestänge 61,63 und der Hebel 21 in ihre Grundstellungen
zurück. Das Zündsicherungsventil schließt sich, weil der Stromkreis vom Thermoelement
zum Haltemagneten von einem Mischschalter unterbrochen oder kurzgeschlossen wird,
der von der Stange 61 betätigt wird.