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Absperrvorrichtung für Strömungsmittelleitungen, insbesondere für
gasförmige oder flüssige Brennstoffe.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Absperrvorrichtung für Strömungsmittelleitungen,
insbesondere für gasförmige oder flüssige Brennstoffe, bei der die das Öffnen und
Schließen der Absperrvorrichtung bewirkenden elektrischen Antriebsmittel über einen
elektrischen Schalter von einem durch das Strömungsmittel beeinflussten Druckfühler
entsprechend den vorliegenden Betriebsbedingungen im öffnung-oder Schließsinn eingeschaltet
oder ausgeschaltet werden,. wobei das druckabhängig bewegliche Steuerglied des Druckfühlers
unter der Einwirkung einer Feder steht, deren Federspannung zum Einstellen des gewünschten
Schaltdruck willkürlich veränderbar ist.
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Bei Vorrichtungen der genannten Art kann die Ansprechempfindlichkeit
erhöht und eine sehr feinfühlige Steuerung erzielt werden, wenn nach dem Erfindungsgedanken
eine auf das bewegliche Steuerglied des Druckfühlers entgegen der Wirkung der ersten
Feder einwirkende zweite Feder vorgesehen ist, deren Federspannung mit derjenigen
der ersten Feder derart abgestimmt bzw. einstellbar ist, dass das Gewicht des zwischen
den beiden Federn liegenden beweglichen Steuergliedes mindestens annähernd ausgeglichen
ist.
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Hierdurch wird erreicht, dass schon geringfügige Änderungen im Druck
des auf das Steuerglied einwirkenden Strömungsmittels eine Verstellbewegung des
Steuergliedes und damit eine entsprechende Einstellung der Absperrvorrichtung bewirken.
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Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an zwei
Ausführungsbeispielen. Es zeigen : Fig. l eine schematische Darstellung einer Absperrvorrichtung
für die Gasleitung einer Feuerungsanlage, deren Brenner auch Verbrennungsluft zugeführt
wird, wobei das Gas und die Luft auf das Steuerglied des als Gemischregler arbeitenden
Druckfühlers einwirken, während
Fig. 2 als zweites Ausführungsbeispiel
an einem der linken Hälfte der Fig. 1 entsprechenden Teil einer Feuerungsanlage
einen Druckfühler, dessen Steuerglied nur auf einer Seite unter der Einwirkung des
Gasdrucks steht, während seine andere Seite mit der freien Atmosphäre in Verbindung
steht, wobei der übrige, nicht dargestellte Teil der Anlage mit demjenigen der Fig.
1 übereinstimmt.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 1 besteht die Absperrvorrichtung aus einem-Gasventil,
in dessen Gehäuse 1 ein Teller 2 als beweglicher Ventilkörper angeordnet ist, der
von einer Feder 3 im Ventilschließsinn belastet wird. Das Gehäuse 1 ist einerseits
an eine Gaszufuhrleitung 4 sowie andererseits an eine Gasabfuhrleitung 5 angeschlossen.
Die Abfuhrleitung ist innerhalb des Gehäuses 1 als Ventilsitz ausgebildet, der in
der gezeichneten Stellung von dem Ventilteller 2 verschlossen ist.
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Mit dem Ventilteller 2 ist eine Ventilstange 6 verbunden, die das
Gehäuse 1 gasdicht und verschiebbar durchdringt und ausserhalb des Gehäuses 1 mit
einer verschiebbar geführten Zahnstange 7 in Verbindung steht. In die Zahnstange
7 greift ein Ritzel 8 ein, das über eine beispielsweise elektromagnetische Kupplung
9 und ein Untersetzungsgetriebe 10 von einem Elektromotor 11 wahlweise in entgegengesetzten
Drehrichtungen antreibbar ist.
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Im Bewegungsbereich der längsverschiebbaren Zahnstange 7 sind zwei
von dieser gesteuerte Schalter S'und S''angeordnet, die jeweils einen festen Kontakt
12'bzw. 12"und einen beweglichen Kontakt 13'bzw. 13''haben. Der bewegliche Kontakt
dieser beiden Schalter steht unter der Einwirkung einer nicht dargestellten Feder,
die bestrebt ist, den Schalter zu schließen.
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Die'beiden Schalter S'und S''wirken als Begrenzungsschalter für die
jeweilige Einschaltdauer des Elektromotors 11 bzw. die Hubbegrenzung beim Anheben
und Senken der Zahnstange 7. Das obere Ende der Zahnstange steuert den beweglichen
Kontakt 13'des Schalters S', während ein am unteren Ende der Zahnstange angeordneter
Anschlag 14 den beweglichen Kontakt 13''des Schalters S'I
steuert.
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Der feste Kontakt 12'des Schalters S'ist an die eine Klemme 15 des
Elektromotors 11 angeschlossen, dessen zweite Klemme 16 mit einer Leitung des Netzes
N in Verbindung steht, während die dritte Motorklemme 17 an den beweglichen Kontakt
13''des Schalters S''angeschlossen ist. Der bewegliche Kontakt 13' des Schalters
S'ist an einen festen Kontakt 18 eines von einem Druckfühler gesteuerten Umschalters
US angeschlossen, dessen zweiter fester Kontakt 19 mit dem festen Kontakt 12" des
Schalters 811 in Verbindung steht. Zwischen den beiden festen Kontakten 17 und 18
des Umschalters ist ein beweglicher Kontaktarm 20 vorgesehen, der um den Punkt 21
schwenkbar ist, mit der zweiten Leitung des Netzes N in Verbindung steht und wahlweise
mit einem der festen Kontakte 18 oder 19 in Verbindung gebracht oder in eine Zwischenstellung
zwischen diesen eingestellt werden kann, in der er keinen der beiden Kontakte berührt.
| Das freie Ende des Kontaktarmes 20 ist etwa kugelförmig ausge- |
bildet und greift verschiebbar in eine Führung 22 ein, die am Ende einer Steuerstange
23 vorgesehen ist. Diese Steuerstange ist gasdicht verschiebbar im Gehäuse 24 eines
Druckreglers geführt und mit der als Verstellglied dienenden Membran 25 des Druckreglers
verbunden.
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Die über der Membran 24 liegende Kammer 26 des Druckreglers steht
mit einer Luftzuführungsleitung 27 in Verbindung, die in Luftströmungsrichtung vor
der Membrankammer eine feste Drossel 28 und hinter der Membrankammer eine einstellbare
Drossel 29 hat.
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Der in Luftströmungsrichtung hinter der einstellbaren Drossel 29 liegende
Rohrstutzen 30 ist mit dem nicht dargestellten Brenner bzw. der Brennerleitung der
Feuerungsanlage verbunden.
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Die unter der Membran 25 liegende Kammer 31 steht über eine Abzweigungsleitung
32 mit der Gasabfuhrleitung 5 in Verbindung, die in Gasströmungsrichtung hinter
der Abzweigung 32 an den Brenner bzw. die Brennerleitung der Feuerungsanlage angeschlossen
ist.
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Auf der Führung 22 am oberen Ende der Membransteuerstange 23 stützt
sich das eine Ende einer Schraubenfeder 33 ab, deren Spannung durch einen verstellbaren
Handgriff 34 willkürlich einstellbar ist. Die Spannung dieser Feder wirkt auf die
obere Seite der Membran 25. An der Unterseite der Membran 25 stützt sich das eine
Ende einer zweiten Schraubenfeder 35 ab, deren Spannung durch einen verstellbaren
Handgriff 36 ebenfalls willkürlich einstellbar ist.
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Bei dem Beispiel mit Gemischregelung gemäß Fig. 1 ist die Spannung
der beiden Federn 33 und 35 derart gewählt bzw. eingestellt, dass die von unten
nach oben wirkende Kraft der Feder 35 etwas grösser ist als die von oben nach unten
wirkende Kraft der Feder 33.
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In Fig. 1 ist die Anlage in der Ausschaltstellung dargestellt, wobei
der Kontaktarm 19 beispielsweise in einer Mittelstellung zwischen den Kontakten
17 und 18 gehalten werden soll.
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Soll die Feuerungsanlage in Betrieb genommen werden, so sind zunächst
die nicht dargestellten Absperrvorrichtungen in der Gaszufuhrleitung 4 und der Luftzufuhrleitung
27 zu öffnen. Das hat zur Folge, dass sich in der Membrankammer 26 ein Luftdruck
bildet, der die Membran entgegen der Wirkung der Feder 35 nach unten drückt, da
in der unteren Membrankammer 31 noch kein Gasdruck entstehen kann, solange das Ventil
2 geschlossen ist.
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Durch das Herunterdrücken der Membran 25 wird auch die Membransteuerstange
23 abwärts bewegt, welche dabei den Kontaktarm 20 gegen den festen Kontakt 18 drückt.
Dadurch wird der Elektromotor 11 einerseits über 21,20,18,13', 12'und 15 und andererseits
über 16 an das Netz angeschlossen und läuft in einer dem Öffnungssinn des Ventils
2 entsprechenden Drehrichtung um. Dabei wird gleichzeitig die Kupplung 9 in nicht
näher dargestellter Weise eingekuppelt, so dass der Motor 11 über das Untersetzungsgetriebe
10 und das Ritzel 8 die Zahnstange 7 und damit den Ventilteller 2 aus seiner unteren
Abschlußstellung entgegen der Wirkung der Feder 3 anhebt.
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Beim Anheben der Zahnstange 7 wird gleichzeitig der bewegliche Kontakt
1311 des Schalters S''von dem Anschlag 14 freigegeben, so dass der bewegliche Kontakt
13''mit dem festen Kontakt 1211 eine stromleitende Verbindung herstellt. Hierdurch
wird die Klemme 17 des Motors 11 mit dem festen Kontakt 19 des Umschalters verbunden,
was jedoch ohne Wirkung bleibt, da der feste Kontakt 19 hierbei nicht mit dem beweglichen
Kontaktarm 20 in. Verbindung steht.
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Beim Anheben des Ventiltellers 2 strömt Gas aus der Leitung 4 in die
Leitung 5 und zu dem nicht dargestellten Brenner der Feuerungsanlage, dem vorher
schon die Verbrennungsluft durch den Stutzen 30 zugeströmt ist. Aus der Leitung
5 strömt aber auch Gas durch die Abzweigleitung 32 in die untere Membrankammer 31
des Druckreglers. Sobald der Gasdruck in der Kammer 31 so stark wie der Luftdruck
in der Kammer 26 ist, wird die Membran 25 unter der Wirkung der Feder 35 angehoben,
wobei der Kontakt 20 von dem Kontakt 18 abgehoben und der Motor 11 ausgeschaltet
wird.
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Die Feder 35 bewirkt dabei, dass schon bei sehr geringen Druckänderungen
in den Kammern 26 und 31 die Membran 25 verstellt und eine entsprechende Schaltung
ausgeführt wird.
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Solange der Druck in den Kammern 26 und 31 sich nur geringfügig unterscheidet,
also der Druck in Kammer 31 etwa dem Druck in der Kammer 26 gleich ist, wird die
Membran in einer wenig angehobenen Lage gehalten, wobei der bewegliche Kontaktarm
20 in einer Zwischenstellung zwischen den festen Kontakten 18 und 19 gehalten wird.
Steigt der Druck in der Kammer 31 jedoch weiter an, dann wird die Membran weiter
abgehoben und der bewegliche Kontaktarm 20 gegen den festen Kontakt 19 gedrückt.
Das hat zur Folge, dass der schon vorbereitete Stromkreis über den Schalter S''geschlossen
und der Elektromotor 11 in einem dem Schließsinn des Ventils 2 entsprechenden Drehsinn
angetrieben wird. Die Zahnstange 7 wird dabei nach unten verschoben und der Ventilteller
2 seiner Schließstellung genähert, so dass der Druck in der Gasleitung 5 und damit
auch in der Kammer 31 sinkt, bis die Verbindung zwischen den
Kontakten
19 und 20 unterbrochen und der Motor 11 wieder ausgeschaltet wird. Sinkt nun der
Gasdruck wieder zu stark ab, so wird die Membran abwärts gedrückt und dabei der
Kontaktarm 20 mit dem festen Kontakt 18 verbunden, so dass der Motor wieder im Ventilöffnungssinn
eingeschaltet wird. Auf diese Weise stellt sich die Anlage immer selbsttätig auf
den gewünschten Betriebszustand ein, bei dem der Brenner eine gleichbleibende Gaszufuhr
erhält. Solange dieser Zustand bestehen bleibt,. verbleibt der Kontaktarm 20 in
einer Mittelstellung zwischen den Kontakten 18 und 19. Jede Änderung des Gasdrucks
oder auch des Luftdrucks bewirkt, wie schon beschrieben, eine entsprechende Verstellung
der Absperrvorrichtung 1, 2 und damit eine selbsttätige Steuerung des Betriebszustandes
der Feuerungsanlage. Bei sinkendem Gasdruck in der Membrankammer 31 kann der Ventilteller
2 nur bis zu einer vorher bestimmten grössten Öffnungsstellung angehoben werden,
da dann das obere Ende der Zahnstange 7 den beweglichen Kontakt 13' vom festen Kontakt
12'des Schalters S'abhebt und damit die Stromzufuhr zur Klemme 15 des Motors 11
unterbricht und diesen ausschaltet.
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Beim nicht gewollten Erlöschen des Brenners kann durch selbsttätiges
Ausschalten der Kupplung 9 bewirkt werden, dass die Antriebsverbindung zwischen
dem Motor 11 und der Zahnstange 7 unterbrochen und demzufolge der Ventilteller 2
unter der Wirkung der Feder 3 sofort in seine Abschlußstellung verstellt wird.
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Bei dem Beispiel nach Fig. 2 sind die mit der Fig. 1 übereinstimmenden
Teile mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
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Wie schon in der Figurenbeschreibung angedeutet, unterscheidet sich
die Fig. 2 vor allen Dingen dadurch von dem schon beschriebenen Beispiel nach Fig.
1, dass bei Fig. 2 die obere Membrankammer 26 durch eine Öffnung 37 mit der Atmosphäre
in Verbindung steht.
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Diese Einrichtung ist verwendbar bei Feuerungsanlagen, bei denen nur
die Gaszufuhr zum Brenner zu regeln ist und der Brenner seine Verbrennungsluft durch
Selbstansaugung oder auf andere Weise erhält.
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Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass beim Beispiel nach Fig.
2 die gegen die Unterseite der Membran 25 wirkende Feder 35' eine etwas geringere
Spannung als die obere Feder 33 aufweist und gewissermaßen nur die Wirkung des Membrangewichtes
auf die
Steuerbewegungen des Druckfühlers aufhebt.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausschaltstellung soll der bewegliche
Kontakt 20 unter der Wirkung der oberen Feder 33 mit dem festen Kontakt 18 in Verbindung
stehen, wobei das Netz N ausgeschaltet sein muss. Beim Einschalten des Netzes wird
der
| Motor 11 über 21,20,18,13', 12'und 15 bzw. 17 im Öffnungs- |
sinn des Ventiltellers 2 eingeschaltet, so dass der Ventilteller 2 angehoben wird.
Hierauf strömt auch Gas in die Membrankammer 31 und bewirkt ein Anheben der Membran
25. Bei ausreichendem Gasdruck wird durch entsprechendes Anheben der Membran 25
der Kontaktarm 20 von dem festen Kontakt 18 abgehoben und dadurch der Motor 11 ausgeschaltet.
Bleibt der gewünschte Gasdruck bestehen, so wird der Kontaktarm in einer Zwischenstellung
zwischen den Kontakten 18 und 19 gehalten. Übersteigt der Gasdruck jedoch das gewünschte
Maß, so bewirkt die weiter angehobene Membran, dass der Kontaktarm 20 weiter angehoben
und gegen den festen Kontakt 19 gedrückt wird. Dadurch wird der Motor 11 im Schließsinn
des Ventils 2 eingeschaltet, so dass die Zahnstange 7 abwärts und der Ventilteller
2 in Richtung auf seine Schließstellung verstellt werden. Bei sinkendem Gasdruck
in der Kammer 31 wird die Membran 25 wieder abwärts bewegt, so dass der Kontaktarm
20 wieder in eine Zwischenstellung zwischen den Kontakten 18 und 19 eingestellt
und der Motr 11 ausgeschaltet wird.
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Die Anlage nach Fig. 2 steuert in grundsätzlich der gleichen Weise
wie bei Fig. 1 selbsttätig den gewünschten Gasdruck der Feuerungsanlage ein. Erlischt
der Brenner, so wird beispielsweise durch Ausschalten der Kupplung 9 ein sofortiges
Schliessen des Ventils 2 bewirkt und damit die Feuerungsanlage ausgeschaltet.