DE19531718A1 - Mehrfachstellgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrfachstellgerät zur Steuerung und Regelung der Zufuhr von unter Druck stehendem Gas an einen Gasbrenner, mit mindestens einem, vorzugsweise zwei elektromagnetisch angesteuerten Sicherheitsabsperrventilen die in Reihe mit einem einstellbaren, servogesteuerten Gas­ druckregler geschaltet sind, der entweder zwischen den Ventilen oder ausgangsseitig hinter den Ventilen angeordnet ist, und die von einem vorzugsweise metallischen Gehäuse um­ geben sind, in welchem von den Ventilen auf- bzw. zusteuer­ bare Kanäle zum Gastransport, Kammern sowie Ventilsitze vor­ gesehen sind, auf die die Ventilteller in geschlossenem Ventilzustand mittels Federkraft gedruckt werden.

Ein solches Mehrfachstellgerät ist beispielsweise bekannt aus der DE 31 46 591 A1.

Bei derart oder ähnlich aufgebauten Multifunktional- Armaturen ist der Gehäusekörper, der die Gasführung über­ nimmt und nach außen für die Gasdichtheit und die Aufnahme von mechanischen Belastungen dient, aus einem oder mehreren Druckgußteilen zusammengesetzt. Diese Konstruktionsart er­ laubt zwar eine bessere gestalterische Anpassung der Ge­ häusebauteile an die strömungstechnischen und funktionalen Anforderungen an solche Armaturen, erfordert aber dafür je nach Ausbildung der Druckgußteile mehr oder minder kompli­ zierte Druckgußwerkzeuge.

Ein Hauptnachteil der bekannten Mehrfachstellgeräte besteht deshalb darin, daß sie aufgrund ihres verhältnismäßig komplizierten Aufbaus zu einer preiswerten Massenfertigung nicht geeignet sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, ein Mehrfachstellgerät mit den Merkmalen der eingangs be­ schriebenen Art vorzustellen, das wesentlich einfacher auf­ gebaut ist als die bisher bekannten Geräte, und das demzu­ folge insbesondere für eine Massenfertigung geeignet ist und wesentlich preisgünstiger hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf ebenso überraschend einfache wie wirkungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, daß das Gehäuse ein stranggepreßter, extrudierter, vorzugsweise aus Aluminium bestehender Profilkörper ist, in den die Kanäle zum Gastransport, die Kammern sowie zumindest einige der Ventilsitze der Sicherheitsabsperrventile integriert sind, der in einer vorher festgelegten, standardisierten Länge von einem entsprechenden Endlos-Strangprofil abge­ schnitten ist, und an den in Längsrichtung beidseitig Ab­ schlußwände mit Dichtungsmitteln montiert sind, die den zu­ nächst offenen Profilkörper gasdicht abschließen.

Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Strangpreß­ profiles für die Ausbildung des Armaturengehäuse ergibt sich eine sehr vorteilhafte Konstruktion, da die Werkzeuge hier­ für sehr preiswert sind und die Herstellung des Profiles selbst sehr wirtschaftlich als Massenware erfolgen kann. Eine genau definierte abgeschnittene Länge dieses Profiles ergibt dann das Rohgehäuse für die Armatur.

Durch Verschließen der beiden Schnittflächen des Profil­ stückes mit vorzugsweise metallenen Abschlußwänden unter Verwendung einer geeigneten Abdichtung in Form einer Kork- oder Gummiplatte wird das Gehäuse gasdicht gemacht. Vorzugs­ weise sind diese metallenen seitlichen Abschlußwände als Blechstanz- oder Stanzformteil ausgebildet.

Die hierfür erforderlichen Schrauben lassen sich in die im Extrudierprofil vorgesehenen Schraubenkernlochschlitze für selbstformende Schrauben eindrehen.

Bevorzugt ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrfachstellgerätes, bei der das Extrusionsgehäuse als Rohling vier voneinander getrennte Kammern aufweist, wobei die Trennwände für Ventilsitze rechtwinklig zur Hubbewegung des jeweiligen Ventilankers verlaufende Querschnitte auf­ weisen. Zur Herstellung dieser Ausführungsform wird ein Mehrkammerprofil eingesetzt, das mit insgesamt vier Kammern ausgerüstet, nämlich einer späteren Gaseintrittkammer, die die übrigen Kammern von einer zwischen den beiden hinterein­ ander geschalteten Ventilen angeordneten Mittelkammer trennt, sowie einer späteren Reglerkammer und einer Gasaus­ trittskammer.

Vorzugsweise haben die Trennwände, welche Ventilsitze bzw. Ventilbohrungen tragen, abgewinkelte Formen mit Flächen, die senkrecht zur Ventilhubbewegung stehen.

Eine weitere vorteilhafte Profilgestaltung ergibt sich, wenn die Reglerachse senkrecht zur Fläche durch die beiden Ventilmittellinien steht, d. h. in Extrudierrichtung ver­ läuft. Dadurch kann die Baulänge der Gesamtarmatur wesent­ lich verringert werden. In einer speziellen Ausführungsform liegt die Achse des Reglers direkt auf der Achse des zweiten Ventils, wodurch sich eine optimal kurze Baulänge des Ge­ häuses ergibt.

Wird auf den Einbau eines Reglers verzichtet, so entsteht eine vorteilhafte Gehäusekonzeption für ein Doppelmagnet­ ventil, das zwei hintereinander angeordnete Sicherheits­ ventile enthält.

Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Mehrfachstellgerätes, bei dem der Gasdruckregler als Einschubbaugruppe ausgebildet ist, wobei zwei Stützelemente ineinander verrastet sind, die als Führung für die Stell­ gliedstange des Reglers dienen und durch eine Druckfeder gegeneinander verspannt sind.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Be­ schreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale er­ findungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als ab­ schließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehr­ fachstellgerätes in einem Querschnitt senkrecht zur Achse des Profilkörpers; und

Fig. 2 die Ausführungsform nach Fig. 1 in einem die Achse Profilkörpers enthaltenden Längsschnitt.

Eine spezielle Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehr­ fachstellgerätes ist in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Gerät umfaßt ein Gehäuse 10 aus einem stranggepreßten, ex­ trudierten Aluminium-Profilkörper, in den verschiedene Kanäle zum Gastransport, und unterschiedliche, voneinander durch Ventile abgetrennte Kammern sowie Ventilsitze für die Sicherheitsabsperrventile integriert sind.

Von einem in Fig. 1 links dargestellten Gewindeeingang 20 wird das Gas durch ein Sieb 36 und durch eine erste Kammer 11 zum ersten Sicherheitsabsperrventil mit Ventilsitz 21 ge­ führt, das in geöffneter Stellung dargestellt ist. Durch die Ventilöffnung tritt das Gas in eine zweite Kammer 12 und ge­ langt durch die Ventilöffnung des zweiten Ventils in eine dritte, zylindrische Kammer 13, die den Regler beinhaltet. Von hier gelangt das auf einen definierten Ausgangsdruck eingestellte Gas in eine vierte Kammer 14 zum Ausgang der Armatur.

Die beiden Ein-/Ausventile sind gleich aufgebaut, so daß sie im folgenden nur am Beispiel des eingangsseitigen Sicher­ heitsabsperrventils beschrieben werden. Ein Ventilteller 39 aus einem Elastomerwerkstoff ist auf einen Anker 40 aufge­ knüpft. Über dem Ventilteller 39 ist ein Sicherungsring 38 montiert, der einen Federteller 45 stützt, der seinerseits die Kraft einer Schließfeder 44 in den Anker überträgt.

Das obere Ende des Ankers 40 hat einen kleineren Durchmesser und gleitet somit in der Schneide eines Gegenankers 29, wo­ durch die Wirksamkeit des Magnetflußes zwischen Anker 40 und Gegenanker 29 verbessert wird.

Der Anker 40 bewegt sich in einem nichtmagnetischen Führungsrohr 41, das am oberen Ende mit dem Gegenanker 29 formschlüssige verbunden und mit einem O-Ring 30 abgedichtet ist. Das Führungsrohr 41 ist an seinem unteren Ende flanschartig umgeformt, dient der Schließfeder 44 als Gegen­ lager und ist gleichzeitig Fixierung beim Einsetzen des Führungsrohres 41 in die entsprechende Gehäusebohrung. Ein O-Ring 43 übernimmt die Abdichtung zwischen Führungsrohr 41 und Gehäuse 10. Ein in das Gehäuse 10 eingestemmter Ring 42 sorgt für die O-Ring-Vorspannung und die Fixierung des Führungsrohres 41 im Gehäuse 10. Die gesamte Antriebseinheit bestehend aus Ventilteller 39, Schließfeder 44 und Führungs­ rohr 41 mit Gegenanker 29 wird vormontiert in die Gehäuse­ öffnung eingesetzt und durch den Ring 42 kraftschlüssig mit dem Gehäuse 10 verbunden.

Zwei Magnetspulen 32, die gemeinsam kunststoffumspritzt sind, sorgen zusammen mit einem äußeren u-förmigen Eisen­ kreis 28 für die elektrische Ansteuerung der beiden Ventile.

Je nach Stärke der Schließfedern 44 spricht die Norm EN 161 bzw. EN 126 von A- oder B-Ventilen für die bei Gasanwendung einzusetzenden Gas-Sicherheitsventilen. Die Magnetspulenaus­ legung wird dann der entsprechenden Schließfederkraft ange­ paßt. Es können wahlweise zwei A-Ventile, zwei B-Ventile oder eine Kombination beider Ventilarten eingesetzt werden. Die Magneteinheit ist nach dem Lösen einer zentralen Schraube 34 abnehmbar.

Fig. 2 zeigt den vorgesteuerten Regler mit dem Servoregler als Querschnitt durch die Armatur. Nach dem Durchströmen des zweiten Ventils gelangt das Gas in die zylindrische Kammer 13 links vom Regler-Stellglied 8, 9.

Der Reglerteller 8 aus Elastomer ist auf die Stellglied- Stange 9 aufgeknüpft. Beide werden von einer Druckfeder 15 gegen einen Membranteller 16 gedrückt, der von einer druck­ beaufschlagten Membran 17 bewegt wird. Ein Deckel 18 bildet den Membrandruckraum für den Arbeitsdruck und dichtet mit einer an die Membran 17 angespritzten Flachdichtung 5 nach außen ab. Membrandichtfläche und Deckel 18 sind gegen eine Abschlußwand 4 mit unterlegter Flachdichtung 5 gegen die Ge­ häuseseitenwand verschraubt. Gegenüberliegend ist das Ge­ häuse 10 durch eine entsprechende Abschlußwand 4′ mit Flach­ dichtung 5′ nach außen abgeschlossen.

Flachdichtung 5 und Abschlußwand 4 stützen ein Rohr 6 ab, das einen metallenen Ventilsitzring 7, der mit einem O-Ring 3 abgedichtet ist, gegen einen Gehäusebund drückt.

Im Rohr 6 sind zwei Stützelemente 2 als Kunststoffspritzele­ mente gelagert, die sich gegenseitig verklipsen lassen. So­ mit kann diese gesamte, vormontierte Baugruppe als Einschub­ einheit in das Gehäuse geschoben werden. Eine weitere Druck­ feder 19 zwischen den beiden Stützelementen 2 sorgt durch Vorspannkraft für festen Sitz und Spielausgleich.

Die Regelung des Arbeitsdruckes für die Membran 17 übernimmt eine Vorsteuerung in der Funktionsart eines Servoreglers. Dieser Servoregler besteht aus einem Oberteil 27, das in ei­ ne Ansenkung des Gehäuses 10 eingestemmt ist, und einer Ver­ stellschraube 31 zur Einstellung des Ausgangsdruckes über eine Sollwert-Feder 22. Diese Sollwert-Feder 22 drückt auf einen Membranteller 35, in den eine Servomembran 33 einge­ knüpft ist. Der wulstförmige Außendurchmesser dieser Ser­ vomembran 33 dient gleichzeitig als Abdichtung des Oberteils 2 gegenüber dem Gehäuse 10.

Der Druck des Gases im zylindrischen Raum 13 links vom Reg­ lerteller 8 gelangt durch eine Schrägbohrung 36, die von ei­ ner Kugel 37 am Ende verschlossen ist, in eine Bohrung 23, die mit dem Arbeitsdruckraum der Membran 17 in Verbindung steht. Düseneinsätze 46 und 47 in dieser Bohrung 23 dienen der Begrenzung des Steuervolumenstroms für den Servoregler und der Dämpfung des Reglersystems. Der Druck in der Bohrung 23 wird über eine Stichbohrung 24, die am Ende als Ventil­ sitz 48 ausgebildet ist, von der Servomembran 33, die im Be­ reich der Stichbohrung 24 als kleiner Ventilteller wirkt, durch Abströmen auf einen definierten Druck geregelt. Die Maßgabe für das Öffnen oder Schließen dieses kleinen Ab­ strömventils ergibt sich aus dem Kräftevergleich zwischen der eingestellten Kraft an der Sollwert-Feder 22 zur sich einstellenden Gegenkraft an der Membranfläche der Servomem­ bran 33 und dem gerade herrschenden Druck im Ausgangsbereich 14 der Armatur hinter dem Ventilsitzring 7. Dieser Ausgangs­ druck soll auch bei unterschiedlichen Volumenströmen kon­ stant gehalten werden. Über eine Bohrung 25 wird die Verbin­ dung zwischen Servoregler-Druckbeaufschlagung und Ausgangs­ druckbereich hergestellt.

Gleichzeitig dient diese Bohrung 25 dazu, die durch das kleine Ventil am Ende der Bohrung 24 abströmende Gasmenge in den Ausgangsraum 14 abzuleiten.

Wird die Sollwert-Federseite der Servomembran 33 des Servo­ reglers über einen Zuführstutzen 49 aus Fig. 1 beauf­ schlagt, so läßt sich dieser Servoregler als luftgeführter Regler einsetzen.

Claims (4)

1. Mehrfachstellgerät zur Steuerung und Regelung der Zu­ fuhr von unter Druck stehendem Gas an einen Gasbrenner, mit mindestens einem, vorzugsweise zwei elektro­ magnetisch angesteuerten Sicherheitsabsperrventilen, die in Reihe mit einem einstellbaren, servogesteuerten Gasdruckregler geschaltet sind, der entweder zwischen den Ventilen oder ausgangsseitig hinter den Ventilen angeordnet ist, und die von einem vorzugsweise metallischen Gehäuse umgeben sind, in welchem von den Ventilen auf- bzw. zusteuerbare Kanäle zum Gastrans­ port, Kammern sowie Ventilsitze vorgesehen sind, auf die die Ventilteller in geschlossenem Ventilzustand mittels Federkraft gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) ein stranggepreßter, extrudierter, vorzugsweise aus Aluminium bestehender Profilkörper ist, in den die Kanäle (23, 24, 25, 26) zum Gastrans­ port, die Kammern (11, 12, 13, 14) sowie zumindest einige der Ventilsitze (21, 48) der Sicherheitsabsperr­ ventile integriert sind, der in einer vorher festge­ legten, standardisierten Länge von einem entsprechenden Endlos-Strangprofil abgeschnitten ist, und an den in Längsrichtung beidseitig Abschlußwände (4, 4′) mit Dichtungsmitteln (5, 5′) montiert sind, die den zu­ nächst offenen Profilkörper gasdicht abschließen.

2. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Extrusionsgehäuse (10) als Rohling vier voneinander getrennte Kammern (11, 12, 13, 14) aufweist, wobei die Trennwände für Ventilsitze recht­ winklig zur Hubbewegung des jeweiligen Ventilankers (40) verlaufende Querschnitte aufweisen.

3. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reglerachse in Profillängsachse liegt.

4. Mehrfachstellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruckregler als Ein­ schubbaugruppe ausgebildet ist, wobei zwei Stütz­ elemente (2) ineinander verrastet sind, die als Führung für die Stellgliedstange (9) des Reglers dienen und durch eine Druckfeder (19) gegeneinander verspannt sind.