DE19650445C1 - Gas-Stellgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gas-Stellgerät für einen Gasge­ bläsebrenner in Heizungsanlagen, mit einem Gehäuse, das eine gaseinlaßseitige Kammer, eine gasauslaßseitige Kammer und mindestens eine Durchlaßöffnung mit Ventilsitz auf­ weist, einem Stellglied mit Hubanker und mindestens einem Ventilteller, einer Steuermagneteinrichtung mit einer dem Hubanker zugeordneten Spule und einer auf das Stellglied wirkenden Schließfeder sowie einer Stromquelle zur Abgabe von zwei dem Betrage nach unterschiedlichen Steuerströmen für die Spule.

Ein Gas-Stellgerät des beschriebenen Aufbaus ist aus der DE 27 42 755 C2 bekannt. Dieses Stellgerät weist eine Spule sowie zwei Federn auf, wobei der Öffnungsgrad des Ventils durch Änderung des Erregerstromes kontinuierlich verstellt werden kann. Die auf das Stellglied- entgegen der magnetischen Anziehung wirkende Kraft resultiert über den gesamten Stellweg immer aus der Summe der durch die zwei Federn bedingten Kräfte.

Aus der Praxis sind ferner Gas-Stellgeräte bekannt, die speziell für einen zweistufigen Betrieb des Gasgebläsebren­ ners eingerichtet sind. Bei einem zweistufigen Betrieb schaltet der Brenner temperaturgesteuert zwischen einer ersten und einer zweiten Brennstufe, wobei den beiden Brennstufen unterschiedliche Öffnungshübe des Gas-Stellge­ rätes zugeordnet sind. Die erste Stufe wird ferner zum Zün­ den des Brenners benötigt. Zur Einstellung der unterschied­ lichen Öffnungshübe sind im Rahmen der bekannten Maßnahmen zwei Spulen vorgesehen, die nacheinander nach Maßgabe des gewünschten Öffnungshubes erregt werden. Aufgrund der bei­ den voluminösen Spulen haben die bekannten Gas-Stellgeräte beachtliche Abmessungen, Gewichte und eine hohe elektrische Leistung. Dies ist unbefriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für den zwei­ stufigen Betrieb eines Gasgebläsebrenners geeignetes Gas- Stellgerät anzugeben, das sich durch kompakten Aufbau, geringes Gewicht und verminderte elektrische Leistungsauf­ nahme auszeichnet.

Die Aufgabe wird bei einem Gas-Stellgerät des eingangs beschriebenen Aufbaus erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Stellglied ein Anschlagelement aufweist, das mit Steuerspaltabstand zur Anschlagfläche einer Spanneinrich­ tung angeordnet ist, wobei das Anschlagelement bei einem Stellglied-Öffnungshub an der Anschlagfläche anschlägt und bei Fortsetzung des Stellglied-Öffnungshubes eine Zusatzfe­ der gespannt wird.

Vorzugsweise ist die Stromquelle eine konstante Strom­ quelle, welche zwei dem Betrage nach unterschiedliche Steuerströme für die Spule bereitstellt. Sie gibt bei­ spielsweise für einen ersten Öffnungshub einen zwischen 40% und 60% des Nennstromes und für einen zweiten Öffnungs­ hub einen zwischen 70% und 90% des Nennstromes vorgegebe­ nen Steuerstrom ab. Nennstrom bezeich­ net den sich unter normierten Bedingungen bei Nennspannung einstellenden Stromfluß durch die Spule.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten der weiteren Aus­ gestaltung des erfindungsgemäßen Gas-Stellgerätes. Eine erste Ausführungsform sieht vor, daß das Stellglied die Zusatzfeder durchfaßt, welche zwischen einer gehäusefesten Stützfläche und einer auf dem Stellglied beweglich ange­ ordneten sowie von der Spanneinrichtung verstellbaren Federscheibe vorgespannt ist, und daß das Anschlagelement an das Stellglied fest angeschlossen ist und die Feder­ scheibe von dem Sitz der Spanneinrichtung abhebt, wenn das Stellglied seinen Öffnungshub ausführt. Die Federscheibe bildet die Anschlagfläche, welche bei dieser Ausführungs­ form federbeweglich an der Zusatzfeder abgestützt ist.

Wird die Spule mit einem Steuerstrom beaufschlagt, der in einen dem ersten Öffnungshub zugeordneten Bereich fällt, öffnet das Stellglied gegen die Kraft der Schließfeder, bis das Anschlagelement an die von der Zusatzfeder beauf­ schlagte Federscheibe anschlägt. Die sich nun einstellende Federkraft, die sich aus den Federkonstanten der Schließ­ feder und der Zusatzfeder zusammensetzt, ist so groß, daß die Magnetkraft der stromdurchflossenen Spule nicht aus­ reicht, um das Stellglied weiter zu öffnen. Das Stellglied mit Ventilteller verharrt bei konstantem Steuerstrom in der durch die vorgespannte Federscheibe vorgegebenen Position. Der erste Öffnungshub entspricht dem Steuerspaltabstand zwischen Federscheibe und Anschlagelement bei stromloser Spule und ist mittels der Spanneinrichtung einstell- und veränderbar. Soll ein größerer, der zweiten Brennstufe des Gasgebläsebrenners zugeordneter Öffnungshub ausgeführt werden, wird die Spule mit einem höheren, ebenfalls vorge­ gebenen und konstanten Steuerstrom beaufschlagt. Dieser ist so groß bemessen, daß die Magnetkraft ausreicht, um das Stellglied gegen die Federkräfte der Schließfeder und der Zusatzfeder zu öffnen.

Die Erfindung schließt nicht aus, daß zwei oder mehr Zusatzfedern vorgesehen sind, wobei jede Zusatzfeder in der beschriebenen Weise zwischen einer gehäusefesten Stütz­ fläche und einer auf dem Stellglied beweglich angeordneten Federscheibe vorgespannt ist. Jeder Federscheibe ist eine Spanneinrichtung sowie ein mit Steuerabstand auf dem Stell­ glied befestigtes Anschlagelement zugeordnet. Bei geeig­ neter Abstimmung der Steuerspaltabstände und Vorgabe geeig­ neter Steuerströme resultiert ein Gas-Stellgerät, das Öff­ nungshübe in mehreren Stufen ausführen kann und auch für einen drei- oder mehrstufigen Betrieb eines Gasgebläse­ brenners geeignet ist.

In weiterer Ausgestaltung der beschriebenen Ausführungsform lehrt die Erfindung, daß das Stellglied eine an den Hubanker angeschlossene Stellstange aufweist, welche die Durchlaßöffnung durchfaßt und durch eine dem Hubanker gegenüberliegende Gehäusebohrung geführt ist. Die Zusatz­ feder und die Federscheibe sind auf einem durch die Gehäusebohrung geführten Fortsatz der Stellstange ange­ ordnet, an deren Ende ein Sicherungsring als Anschlag­ element befestigt ist. Die Spanneinrichtung besteht vor­ zugsweise aus einem Deckel und einer in eine Gehäusebohrung des Deckels eingesetzten Einstellschraube. Der Deckel ver­ schließt eine außenseitige, den Fortsatz aufnehmende Kammer des Gehäuses. Die Einstellschraube weist eine stirnseitige, von einer ringförmigen Stützfläche umgebene Sackbohrung auf, in die das den Sicherungsring tragende Ende des Fort­ satzes derart einführbar ist, daß die Federscheibe bei stromloser Spule auf der ringförmigen Stützfläche der Ein­ stellschraube aufliegt. Die beschriebene Anordnung zeichnet sich durch einen besonders einfachen und raumsparenden Aufbau aus. Die Stellstange ist dabei zweckmäßig geteilt ausgebildet und weist einen an dem Hubanker befestigbaren Ventiltellerträger auf, dessen von dem Hubanker abgewandtes Ende mit dem Fortsatz verschraubbar ist.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform ist die An­ schlagfläche federbeweglich an der Zusatzfeder abgestützt. Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lehre ist die Zusatzfeder am Hubanker angeordnet und stützt das Anschlagelement federbeweglich. Die Spanneinrichtung weist eine Einstellschraube auf, die in einem gehäusefesten Spulenkern der Steuermagneteinrichtung angeordnet ist und bei dieser Ausführungsform die Anschlagfläche bildet. Das Anschlagelement ist zweckmäßig an einen Bolzen ange­ schlossen, der in einer Längsbohrung des Hubankers beweg­ lich geführt ist, wobei die Zusatzfeder zwischen dem Anschlagelement und einer Stützfläche des Hubankers einge­ spannt ist. Vorzugsweise ist die Zusatzfeder in eine end­ seitige Aufnahmekammer des Hubankers eingesetzt. Ferner ist der Hubanker gegen eine stirnseitige Anschlagfläche des Spulenkerns bewegbar.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gas-Stellgerät,

Fig. 2 die Kraftkennlinie der zu dem Gas-Stellgerät in Fig. 1 gehörenden Federanordnung,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Gas-Stellgerätes, ausschnittsweise und im Längsschnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte Gas-Stellgerät ist für einen zweistufigen Gasgebläsebrenner in Heizungsanlagen bestimmt. Es besitzt ein Gehäuse 1, das eine gaseinlaßseitige Kammer 3, eine gasauslaßseitige Kammer 2 sowie zwei Durchlaß­ öffnungen 4 mit jeweils einem Ventilsitz 5 aufweist. Zum Aufbau des Gas-Stellgerätes gehören ferner ein Stellglied 6 mit Hubanker 7 und Ventilteller 8, eine Steuermagnet­ einrichtung mit einer dem Hubanker 7 zugeordneten Spule 9 sowie einer auf das Stellglied 6 wirkenden Schließfeder 10 und eine nicht dargestellte Stromquelle zur Abgabe von zwei dem Betrage nach unterschiedlichen Steuerströmen für die Spule 9. Das Stellglied 6 durchfaßt eine ebenfalls in Schließrichtung wirkende Zusatzfeder 11, die zwischen einer gehäusefesten Stützfläche 12 und einer auf dem Stellglied 6 beweglich angeordneten sowie von einer Spanneinrichtung 13 verstellbaren Federscheibe 14 vorgespannt ist, und weist ein endseitiges Anschlagelement 15 auf. Das Anschlagelement 15 ist bei stromloser Spule in der dargestellten Schließ­ stellung des Stellglieds 6 mit einem Steuerspaltabstand a zur Federscheibe 14 angeordnet. Bei einem Stellglied­ öffnungshub schlägt es nach Maßgabe des vorgegebenen Steuerstroms an der vorgespannten Federscheibe 14 an und hebt die Federscheibe 14 von dem Sitz der Spanneinrichtung 13 ab.

Die Funktionsweise des Gas-Stellgerätes wird anhand der Fig. 2 verständlich, welche die auf das Stellglied 6 wirkende Federkraft in Abhängigkeit des Öffnungshubes dar­ stellt. Wenn die Spule mit einem Steuerstrom beaufschlagt wird, der wesentlich kleiner ist als der Nennstrom und im Ausführungsbeispiel ca. 50% des Nennstromes beträgt, zieht der Hubanker 7 an und hebt das Stellglied gegen die Kraft der Schließfeder 10, bis das Anschlagelement 15 an die Federscheibe 14 anschlägt. Die sich nun einstellende Feder­ kraft, die sich aus den Federkonstanten der Schließfeder 14 und der Zusatzfeder 11 zusammensetzt, nimmt sprunghaft zu und wird so groß, daß die Magnetkraft der stromdurch­ flossenen Spule nicht ausreicht, um das Ventil weiter zu öffnen. Das Stellglied 6 und die daran befestigten Ventil­ teller 8 verharren bei konstantem Strom in der Position, die durch die Einstellung der Federscheibe 14 vorgegeben ist. Der Öffnungshub des Stellglieds entspricht dem Steuer­ spaltabstand a und beträgt im Ausführungsbeispiel 2 mm. Der Steuerspaltabstand a und damit der Öffnungshub ist mittels der Spanneinrichtung 13 einstell- und veränderbar.

Soll das Gas-Stellgerät einen zweiten, größeren Öffnungshub ausführen, so wird die Spule 9 mit einem zwischen 70% und 90% des Nennstromes vorgegebenen Steuerstrom beaufschlagt. Der Steuerstrom für den größeren Öffnungshub ist so be­ messen, daß die Magnetkraft der Spule 9 ausreicht, um das Stellglied 6 gegen die Summe der Federkräfte aus Schließ­ feder 10 und Zusatzfeder 11 zu öffnen. Im Ausführungs­ beispiel wird mit einem Steuerstrom gearbeitet, der 80% des Nennstromes beträgt, wobei sich ein Öffnungshub von insgesamt 6 mm einstellt.

Die Stromquelle ist eine Konstantstromquelle, welche für einen ersten Öffnungshub einen zwischen 40% und 60% des Nennstromes und für einen zweiten Öffnungshub einen zwischen 70% und 90% des Nennstromes vorgegebenen Steuer­ strom abgibt. Durch eine Strombegrenzung auf Werte unter­ halb des Nennstromes werden eine störende Erwärmung der Spule 9 sowie die Remanenzkraft des Elektromagneten redu­ ziert. Arbeitet man mit Nennstrom, so kann die Remanenz­ kraft so groß werden, daß das Stellglied 6 nicht zurückfährt, wenn der Steuerstrom vom Wert der zweiten Stufe auf den Wert der ersten Stufe umgeschaltet wird.

Die konstruktive Ausführung des Stellglieds 6 und der Spanneinrichtung 13 soll anhand der Fig. 1 im folgenden näher erläutert werden. Der Fig. 1 entnimmt man, daß das Stellglied 6 eine an den Hubanker 7 angeschlossene Stell­ stange 16 aufweist, welche die Durchlaßöffnungen 4 durch­ faßt und durch eine dem Hubanker 7 gegenüberliegende Gehäusebohrung 17 geführt ist. Die Zusatzfeder 11 und die Federscheibe 14 sind auf einem durch die Gehäusebohrung 17 geführten Fortsatz 18 der Stellstange 16 angeordnet, an dessen Ende ein Sicherungsring als Anschlagelement 15 befestigt ist. Die Spanneinrichtung 13 besteht im Ausfüh­ rungsbeispiel aus einem Deckel 19 und einer in eine Gewindebohrung des Deckels 19 eingesetzten Einstellschraube 20. Der Deckel 19 verschließt eine außenseitige, den Fort­ satz aufnehmende Kammer des Gehäuses 1. Die Einstell­ schraube 20 weist eine stirnseitige, von einer ringförmigen Stützfläche umgebene Sackbohrung 21 auf, in die das den Sicherungsring 15 tragende Ende des Fortsatzes 18 derart einführbar ist, daß die Federscheibe 14 bei stromloser Spule 9 auf der ringförmigen Stützfläche der Einstell­ schraube 20 aufliegt. Schließlich entnimmt man der Fig. 1, daß die Stellstange 16 geteilt ausgebildet ist und einen an dem Hubanker befestigbaren Ventiltellerträger aufweist, dessen von dem Hubanker 7 abgewandtes Ende mit dem Fortsatz 18 verschraubbar ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gas-Stellgerätes ist die Zusatzfeder 11 am Hubanker 7 angeordnet und stützt das Anschlagelement 15' federbeweglich. Die Spanneinrichtung 13 weist eine Ein­ stellschraube 20' auf, die in einem gehäusefesten Spulen­ kern 22 der Steuermagneteinrichtung angeordnet ist und die Anschlagfläche 14' bildet. Auch bei dieser Ausführungsform ist das Anschlagelement 15' mit Steuerspaltabstand a zur Anschlagfläche 14' der Spanneinrichtung angeordnet. Es schlägt bei einem Stellgliedöffnungshub an der Anschlag­ fläche 14' an. Bei Fortsetzung des Stellgliedöffnungshubes wird die das Anschlagelement 15' stützende Zusatzfeder 11 gespannt.

Der Fig. 3 entnimmt man, daß das Anschlagelement 15' an einen Bolzen 23 angeschlossen ist, der in einer Längs­ bohrung des Hubankers 7 beweglich geführt ist, und daß die Zusatzfeder 11 zwischen dem Anschlagelement 15' und einer Stützfläche 24 des Hubankers 7 eingespannt ist. Die Zusatz­ feder 11 ist in einer endseitigen Aufnahmekammer des Hub­ ankers 7 angeordnet und dadurch seitlich geführt. Man erkennt ferner, daß der Hubanker 7 gegen eine stirnseitige Anschlagfläche 25 des Spulenkerns 22 bewegbar ist. Diese Anschlagfläche 25 begrenzt den maximalen Öffnungshub.

Claims (10)

1. Gas-Stellgerät für einen Gasgebläsebrenner in Heizungs­ anlagen, mit einem Gehäuse (1), das eine gaseinlaßseitige Kammer (3) eine gasauslaßseitige Kammer (2) und mindestens eine Durchlaßöffnung (4) mit Ventilsitz (5) aufweist,
einem Stellglied (6) mit Hubanker (7) und mindestens einem Ventilteller (8),
einer Steuermagneteinrichtung mit einer dem Hubanker (7) zugeordneten Spule (9) sowie einer auf das Stellglied (6) wirkenden Schließfeder (10) und
einer Stromquelle zur Abgabe von zwei dem Betrage nach unterschiedlichen Steuerströmen für die Spule (9),
dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (6) ein Anschlagelement (15, 15') aufweist, das mit Steuerspaltabstand (a) zur Anschlagfläche (14, 14') einer Spanneinrichtung (13) angeordnet ist, wobei das Anschlagelement (15, 15') bei einem Stellglied-Öffnungshub an der Anschlagfläche (14, 14') anschlägt und bei Fortsetzung des Stellglied-Öffnungshubes eine Zusatzfeder (11) gespannt wird.

2. Gas-Stellgerät nach Anspruch 1, wobei die Stromquelle eine Konstantstromquelle ist, welche für einen ersten Öffnungshub einen zwischen 40% und 60% des Nennstromes und für einen zweiten Öffnungshub einen zwischen 70% und 90% des Nennstromes vorgegebenen Steuerstrom abgibt.

3. Gas-Stellgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stell­ glied (6) die Zusatzfeder (11) durchfaßt, welche zwischen einer gehäusefesten Stützfläche (12) und einer auf dem Stellglied beweglich angeordneten sowie von der Spannein­ richtung verstellbaren Federscheibe (14), welche die An­ schlagfläche bildet, vorgespannt ist, wobei das Anschlag­ element (15) an das Stellglied (6) fest angeschlossen ist und die Federscheibe (14) von dem Sitz der Spanneinrichtung (13) abhebt, wenn das Stellglied (6) seinen Öffnungshub ausführt.

4. Gas-Stellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Stellglied (6) eine an den Hubanker (7) angeschlossene Stellstange (16) aufweist, welche die Durchlaßöffnung (4) durchfaßt und durch eine dem Hubanker (7) gegenüberliegende Gehäusebohrung (17) geführt ist, wobei die Zusatzfeder (11) und die Federscheibe (14) auf einem durch die Gehäuse­ bohrung (17) geführten Fortsatz (18) der Stellstange (16) angeordnet sind und wobei an dem Ende des Fortsatzes (18) ein Sicherungsring als Anschlagelement (15) befestigt ist.

5. Gas-Stellgerät nach Anspruch 4, wobei die Spannein­ richtung (13) aus einem Deckel (19) und einer in eine Ge­ windebohrung des Deckels (19) eingesetzten Einstellschraube (20) besteht, wobei der Deckel (19) eine außenseitige, den Fortsatz (18) aufnehmende Kammer des Gehäuses (1) ver­ schließt und wobei die Einstellschraube (20) eine stirnsei­ tige, von einer ringförmigen Stützfläche umgebene Sackboh­ rung (21) aufweist, in die das den Sicherungsring tragende Ende des Fortsatzes (18) derart einführbar ist, daß die Federscheibe (14) bei stromloser Spule (9) auf der ring­ förmigen Stützfläche der Einstellschraube (20) aufliegt.

6. Gas-Stellgerät nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Stell­ stange (16) geteilt ausgebildet ist und einen an dem Hubanker (7) befestigbaren Ventiltellerträger aufweist, dessen von dem Hubanker (7) abgewandtes Ende mit dem Fort­ satz (18) verschraubbar ist.

7. Gas-Stellgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zusatz­ feder (11) am Hubanker (7) angeordnet ist und das Anschlag­ element (15') federbeweglich stützt, wobei die Spannein­ richtung (13) eine Einstellschraube (20') aufweist, die in einem gehäusefesten Spulenkern (22) der Steuermagnetein­ richtung angeordnet ist und die Anschlagfläche (14') bildet.

8. Gas-Stellgerät nach Anspruch 7, wobei das Anschlag­ element (15') an einen Bolzen (23) angeschlossen ist, der in einer Längsbohrung des Hubankers (7) beweglich geführt ist, und wobei die Zusatzfeder (11) zwischen dem Anschlag­ element (15') und einer Stützfläche (24) des Hubankers (7) eingespannt ist.

9. Gas-Stellgerät nach Anspruch 8, wobei die Zusatzfeder (11) in einer endseitigen Aufnahmekammer des Hubankers (7) eingesetzt ist.

10. Gas-Stellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Hubanker (7) gegen eine stirnseitige Anschlagfläche (25) des Spulenkerns (22) bewegbar ist.