-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gaszufuhrvorrichtung zur Speisung eines Brenners, der in einer gasgespeisten Vorrichtung vorhanden ist oder mit einem Luft/Gas-Gemisch gespeist wird.
-
Als nicht einschränkendes Beispiel können die hier besprochenen gasgespeisten Vorrichtungen Heizkessel, Warmwasserspeicher, Herde, Ofen, Feuerstätten oder andere ähnliche oder vergleichbare Vorrichtungen sein.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Es ist bekannt, dass gasgespeiste Vorrichtungen nur dann einen hohen Wirkungsgrad und eine hygienische Verbrennung haben, wenn die richtige Zusammensetzung des Luft-/Gasgemisches im Bereich der verfügbaren thermischen Durchflussmengen gehalten wird.
-
Einige bekannte Gaszufuhrvorrichtungen verfügen über einen Druckregler, der den Zufuhrdruck des Gases definieren kann, das aus der Zufuhrleitung in Richtung des Brenners der Vorrichtung austritt, die mit Gas oder mit einer definierten Luft/Gas-Gemisch gespeist wird.
-
Die Druckregler haben normalerweise ein Verschlusselement, das mit einer Öffnung verbunden und so konfiguriert ist, dass es mit einer Regelmembran zusammenwirkt, die mit einer Regelfeder verbunden ist, um den Druck des Gases stromabwärts der Öffnung zu definieren.
-
Die Regler sorgen dafür, dass es durch die Einstellung der Gegenkraft der Regelfeder auf die Regelmembran, und damit auf den Verschluss, möglich ist, den Druck des Gases stromabwärts des Verschlusses zu definieren.
-
Diese bekannten Lösungen sehen vor, dass der Vorgang der Druckregelung mit Hilfe einer mechanischen Kalibriereinrichtung durchgeführt wird, die möglicherweise durch ein Element mit schrittweiser Bewegung gesteuert wird, das auf die Regelfeder wirkt und ihre Belastung definiert.
-
Die Erstellung einer Regelkurve zur Erzielung einer hygienischen Verbrennung durch Einwirken auf die Last der Regelfeder mittels einer Kalibriereinrichtung erfordert jedoch eine Genauigkeit bei der Herstellung der an der Regelung beteiligten Komponenten, die deren Konstruktion komplex und teuer macht.
-
Dieses Problem wird im Falle von Anwendungen, die eine elektronische Verbrennungssteuerung verwenden, besonders deutlich.
-
In der Tat ist bei solchen Anwendungen ein hohes Modulationsfeld erforderlich (das Modulationsfeld ist definiert als das Verhältnis zwischen maximalem zugeführten Durchfluss und minimalem zugeführten Durchfluss) und eine gut definierte Steigung der Modulationskurve über den gesamten Betriebsbereich.
-
Mit den bekannten Druckreglern ist es nicht möglich, eine genaue Entwicklung der charakteristischen Modulation des austretenden Gases als Funktion des Befehls bei niedrigen Durchflussmengen zu erhalten, entweder des Befehls, der als die angewandte Widerstandskraft gedacht ist, oder der Anzahl der Schritte des Elements mit schrittweiser Bewegung.
-
Es ist auch bekannt, dass der Zufuhrdurchfluss des aus dem Druckregler austretenden Gases nicht linear proportional zur Gegenkraft ist, die von der Regelfeder auf die Regelmembran ausgeübt wird.
-
Es ist auch möglich, Sensoren zur Bestimmung der Verbrennungseigenschaften zu verwenden, die es durch indirekte Messungen ermöglichen, die Zufuhr des austretenden Gases zu überprüfen und anzupassen, um eine hygienische Verbrennung zu ermöglichen.
-
Diese Sensoren erlauben jedoch keine schnelle und präzise Regelung der austretenden Gasmenge, vor allem dann nicht, wenn es notwendig ist, kleine Mengen zuzuführen, da in diesem letzteren Fall die Reaktionszeiten der Sensoren lang und immer weniger akzeptabel sind.
-
In diesem Zusammenhang tragen die oben genannten Aspekte dazu bei, dass die Regelung der zugeführten Gasmenge kompliziert ist und nicht dynamisch jeweils bedarfsgemäß an mögliche Änderungen des Gases und/oder des Luft/Gas-Verhältnisses angepasst werden kann.
-
Es besteht daher die Notwendigkeit, eine Gaszufuhrvorrichtung zu perfektionieren und zur Verfügung zu stellen, die mindestens einen der oben genannten technischen Nachteile überwindet.
-
Zweck dieser Erfindung ist es, eine Gaszufuhrvorrichtung zur Verfügung zu stelten, die es ermöglicht, jeweils die genaue und gewünschte Gasmenge entsprechend dem Bedarf, der Gasart und dem jeweils erforderlichen Luft/Gas-Verhältnis zuzuführen und gleichzeitig eine hohe Leistung und eine hygienische Verbrennung in einem breiten Bereich thermischer Durchflussmengen zu gewährleisten.
-
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Gaszufuhrvorrichtung, die eine Modulationskurve mit zunehmender Steigung bei niedrigen Gasdurchflussmengen erhalten kann.
-
Der Anmelder hat die vorliegende Erfindung entwickelt, getestet und realisiert, um die Mängel des Stands der Technik zu überwinden und diese und andere Zwecke und Vorteile zu erreichen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung wird in dem unabhängigen Anspruch dargelegt und charakterisiert, während die abhängigen Ansprüche andere Merkmale der Erfindung oder Varianten der erfinderischen Hauptidee beschreiben.
-
In Übereinstimmung mit den oben genannten Zwecken betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Zufuhr von Gas, die ein Zufuhrrohr aufweist, das sich von einem Eingangsende bis zu einem Gaszufuhrende erstreckt, entlang dessen der Reihe vorhanden sind:
- - mindestens ein Eingangsbauteil mit zwei Elektroventilen, die zueinander koaxial oder voneinander getrennt sind und mit mindestens einer ersten Öffnung zusammenwirken, die in der Zufuhrleitung vorhandenen ist, und die durch zwei jeweilige Haltefedern in einer normalerweise geschlossenen Position gehalten werden, wobei die Elektroventile jeweils in einer offenen Position in Relation zu der Wirkung mindestens einer elektrisch beaufschlagten Spule, die einem oder beiden Elektroventilen zugeordnet ist, positioniert werden können;
- - einen Druckregler, der mit einem Verschluss versehen ist, der mit einer zweiten Öffnung zusammenwirkt, die in dem Zufuhrrohr vorhanden ist und mit einer ersten Regelmembran verbunden ist, die eine Regelkammer definieren kann, in der der Innendruck gleich dem atmosphärischen Druck ist, wobei die erste Regelmembran auch mit einer Regelfeder verbunden ist, die so konfiguriert ist, dass sie den Druck des Gases stromabwärts der zweiten Öffnung in Relation zu der auf die Regelfeder ausgeübten Druckkraft mit Hilfe einer mechanischen Kalibriereinrichtung definiert.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen umfasst der Druckregler eine zweite Regelmembran, die mit dem Verschluss verbunden ist und mit der ersten Regelmembran eine Kompensationskammer definiert, die über einen im Verschluss vorhandenen Durchgangskanal strömungstechnisch mit dem Zufuhrrohr stromabwärts der zweiten Öffnung verbunden ist.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen umfasst die mechanische Kalibriereinrichtung ein Bewegungselement, das so konfiguriert ist, dass es eine Druckkraft auf die Regelfeder ausübt, um den Druck des Gases stromabwärts der zweiten Öffnung zu definieren.
-
In Übereinstimmung mit einem charakteristischen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Vorrichtung zur Zufuhr von Gas auch einen Durchflussmengenregler, der stromabwärts des Druckreglers angeordnet ist, wobei der Durchflussmengenregler umfasst:
- - einen feststehenden Körper, der in dem Zufuhrrohr montiert ist und eine Durchgangsöffnung aufweist,
- - einen beweglichen Körper, der mit einem Verschlussabschnitt versehen ist, der mit der Durchgangsöffnung zusammenpasst, um jeweils den Durchgangsquerschnitt des Gases in Relation zu ihrer reziproken Position zu definieren, und
- - ein Bewegungselement, das so konfiguriert ist, dass es den Verschlussabschnitt zumindest zwischen einer offenen Position und einer teilweise geschlossenen Position positioniert, in der jeweils die Durchgangsöffnung offen ist und die Durchgangsöffnung durch den Verschlussabschnitt teilweise verschlossen ist.
-
Gemäß möglichen Lösungen umfasst der Verschlussabschnitt eine elastische Klappe, z.B. einer Lamelle, die in Relation zu der Durchgangsöffnung des feststehenden Körpers positionierbar ist, um den Durchgangsquerschnitt des Gases und damit die Zufuhrdurchflussmenge des letzteren zu bestimmen. Die elastische Klappe wird mit Hilfe eines Bewegungselements positioniert.
-
Das Bewegungselement, das auf die elastische Klappe wirkt, kann eine Stange umfassen, deren erstes Ende sich in Kontakt mit der elastischen Klappe befindet und deren zweites Ende mit einem Linearaktor verbunden ist, das so konfiguriert ist, dass er die Stange entlang ihrer eigenen Längsachse positioniert.
-
Entsprechend möglichen Ausführungsformen besteht das erste Ende der Stange aus einem Kopf, der in Kontakt mit der elastischen Klappe steht. Der Kopf ist in Bezug auf die Längsachse der Stange exzentrisch.
-
Das Bewegungselement, das auf die elastische Klappe wirkt, kann so konfiguriert sein, dass es die Drehung der Stange um ihre eigene Längsachse ermöglicht.
-
Die Drehung der Stange, die im Montageschritt vorzugsweise manuell angetrieben wird, dient der korrekten Positionierung der Stange in Bezug auf die elastische Klappe.
-
Zwischen der Längsachse und der Ebene tangential zu der elastischen Klappe an dem Punkt, an dem sie an dem feststehenden Körper befestigt ist, kann ein Winkel definiert werden.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen kann die Durchgangsöffnung des feststehenden Körpers einen ersten Abschnitt mit einem linearen Umfangsprofil und einen zweiten Abschnitt mit einem sich verjüngenden Umfangsprofil aufweisen, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt durch einen Verbindungsabschnitt mit einem im wesentlichen exponentiellen Umfangsprofil miteinander verbunden sind.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen umfasst das erste Bewegungselement, das dem Druckregler zugeordnet ist, und/oder das zweite Bewegungselement, das dem Durchflussmengenregler zugeordnet ist, einen Schrittmotor, einen Linear- und/oder Drehaktor und eine andere Art von ähnlichem oder vergleichbarem Bewegungselement.
-
In Übereinstimmung mit möglichen Ausführungsvarianten kann das erste Bewegungselement und/oder das zweite Bewegungselement ein modulierendes Element des elektromagnetischen oder Drucktyps oder eines anderen Typs umfassen.
-
In Übereinstimmung mit möglichen Lösungen werden das erste Bewegungselement und/oder das zweite Bewegungselement von einer Steuer- und Befehlseinheit gesteuert, um in einer aufeinander abgestimmten Weise angetrieben zu werden und somit den Druck des aus dem Zufuhrende austretenden Gases und die Zufuhrdurchflussmenge zu modulieren.
-
Die Steuer- und Befehlseinheit ist so konfiguriert, dass sie die Funktion des ersten und/oder des zweiten Bewegungselements in Relation zu der Art des verwendeten Gases anpasst.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen weist das zweite Bewegungselement eine Welle auf, die mit einer Schnecke versehen ist, und der bewegliche Körper weist entlang mindestens eines Teils seines Außenumfangs einen gezahnten Sektor auf, der in die Schnecke eingreift, wobei der bewegliche Körper so konfiguriert ist, dass er sich um eine Drehachse senkrecht zur Lageebene der Durchgangsöffnung in Relation zu der Wirkung des zweiten Bewegungselements dreht.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante können der feststehende Körper und der bewegliche Körper eine röhrenförmige, z.B. zylindrische Form haben.
-
In diesem Fall ist der bewegliche Körper koaxial zu dem feststehenden Körper und hat eine Durchgangsöffnung, die in Relation zu der Durchgangsöffnung des feststehenden Körpers positioniert werden kann, um die Zufuhr des Gases zu ermöglichen.
-
Abhängig von der reziproken Position der beiden Durchgangsöffnungen wird jeweils die Durchflussmenge des abgegebenen Gases definiert.
-
Gemäß dieser Variante kann die Durchgangsöffnung des beweglichen Körpers mit Hilfe eines Linearaktors oder eines Drehaktors gegenüber der Durchgangsöffnung des feststehenden Körpers positioniert werden.
-
Nach einer möglichen Variante ist stromabwärts des Zufuhrendes eine Luft/Gas-Mischeinrichtung angeschlossen, die mit einem Gebläse versehen ist, das die gewünschte Luftmenge abgeben kann, um am Ausgang jeweils ein Gemisch mit dem gewünschten Luft/Gas-Verhältnis zu erhalten.
-
Figurenliste
-
Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsformen ersichtlich, die als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, wobei:
- 1 schematisch eine Vorrichtung zur Gaszufuhr gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ein Schnitt einer Vorrichtung zur Gaszufuhr gemäß einer möglichen Ausführungsform ist;
- 3 ein Schnitt eines Abschnitts einer Vorrichtung zur Gaszufuhr gemäß einer möglichen Ausführungsform ist;
- 4 eine Ansicht von oben auf einen feststehenden Körper eines Durchflussmengenreglers einer Vorrichtung zur Gaszufuhr ist;
- 5 ein Schnitt eines Details eines Durchflussmengenreglers gemäß möglichen Ausführungsformen ist;
- 6 schematisch die Entwicklung der charakteristischen Durchflussmenge gegenüber dem Befehl und wie sie bei niedrigen Durchflussmengen moduliert werden kann, zeigt;
- 7 und 8 zwei Schnitte von zwei Vorrichtungen zur Gaszufuhr gemäß möglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind;
- 9 eine Ansicht im Schnitt von 8 ist;
- 10 eine Explosionsdarstellung eines Durchflussmengenreglers einer Vorrichtung zur Gaszufuhr gemäß einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
- 11 eine Schnittansicht eines Durchflussmengenreglers gemäß den hier beschriebenen Ausführungsvarianten ist;
- 12 eine Schnittansicht eines Details eines Durchflussmengenreglers gemäß anderen hier beschriebenen Ausführungsformen ist.
-
Um das Verständnis zu erleichtern, wurden, soweit möglich, dieselben Bezugszeichen verwendet, um identische gemeinsame Elemente in den Zeichnungen zu identifizieren. Es wird davon ausgegangen, dass Elemente und Merkmale einer Ausführungsform ohne weitere Klarstellungen ohne Weiteres in andere Ausführungsformen integriert werden können.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON EINIGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die hier unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebenen Ausführungsformen betreffen eine Gaszufuhrvorrichtung 10 zur Speisung eines Brenners 11, der in einer gasgespeisten Vorrichtung vorhanden ist oder mit einem Luft/Gas-Gemisch gespeist wird.
-
Die hier diskutierten gasgespeisten Vorrichtungen umfassen Kessel, Warmwasserspeicher, Herde, Ofen, Feuerstätten oder andere ähnliche oder vergleichbare Vorrichtungen, in denen mindestens ein Brenner 11 vorhanden ist, der mit Erdgas, Methan, Propan oder anderen Gasen oder Luft/Gas-Gemischen gespeist wird.
-
Die Gaszufuhrvorrichtung 10 weist ein Zufuhrrohr 12 auf, das sich von einem Eingangsende 13 bis zu einem Zufuhrende 14 des Gases erstreckt, wobei sich entlang des Zufuhrrohrs 12 der Reihe nach ein Eingangsbauteil 15, ein Druckregler 16 und ein Durchflussmengenregler 17 befinden.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen verfügt das Eingangsbauteil 15 über zwei Elektroventile 18a und 18b, die mit mindestens einer ersten Öffnung 19, die in dem Zufuhrrohr 12 vorhanden ist, zusammenwirken und durch jeweils zwei Haltefedern 20a und 20b in einer normalerweise geschlossenen Position gehalten werden.
-
Unter Bezugnahme auf 3 können die beiden Elektroventile 18a und 18b nacheinander angeordnet sein. In diesem beispielhaft angegebenen Fall sind die Elektroventile 18a und 18b jeweils einer Öffnung 19a und einer Öffnung 19b zugeordnet.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen können die beiden Elektroventile 18a und 18b koaxial oder voneinander getrennt sein.
-
Die Elektroventile 18a und 18b sind so konfiguriert, dass sie jeweils in einer offenen Position in Relation zu der Wirkung von mindestens einer elektrisch beaufschlagten Spule 21 positioniert werden können.
-
Die elektrisch beaufschlagte Spule 21 kann funktional den beiden Elektroventilen 18a und 18b zugeordnet sein.
-
Gemäß möglichen Varianten kann die Eingangskomponente 15 aus zwei elektrisch beaufschlagten Spulen 21 bestehen, denen jeweils ein entsprechendes Elektroventil 18a und 18b zugeordnet ist.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen wirkt die Spule 21 bei Beaufschlagung der von den beiden Haltefedern 20a und 20b ausgeübten Haltekraft entgegen und positioniert die beiden Elektroventile 18a und 18b so, dass das Gas durch die erste Öffnung 19 hindurchströmen kann.
-
Im Falle von zwei unterschiedlichen und getrennten Elektroventilen 18a und 18b wirkt jede Spule 21 während des Gebrauchs der Haltekraft entgegen, die von der jeweiligen Haltefeder 20a und 20b ausgeübt wird, die dem entsprechenden Elektroventil 18a und 18b zugeordnet ist.
-
Die Elektroventile 18a und 18b können in einer gemeinsamen Richtung senkrecht zur Lageebene der ersten Öffnung 19 positioniert sind.
-
Das Eingangsbauteil 15 erfüllt eine Sicherheitsfunktion, da es im Falle einer Störung oder eines notwendigen Eingriffs an der Gaszufuhrvorrichtung 10 oder an der daran angeschlossenen gasgespeisten Vorrichtung angesteuert werden kann, um die Gaszufuhr sofort zu stoppen. Die Eingangskomponente 15 kann so konfiguriert sein, dass sie austauschbar ist, ohne die erste Öffnung 19 des Zufuhrrohrs 12 zu verändern oder zu ersetzen.
-
Dies ermöglicht die Verwendung von Eingangskomponenten 15 mit unterschiedlichen Eigenschaften, ohne die Geometrie des Zufuhrrohrs 12 und insbesondere der ersten Öffnung 19 zu verändern.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen ist der Druckregler 16 mit einem Verschluss 22 versehen, der mit einer zweiten Öffnung 23, die in dem Zufuhrrohr 12 vorhanden ist, zusammenwirkt.
-
Der Verschluss 22 ist mit einer ersten Regelmembran 24 verbunden, die eine Regelkammer 25 definieren kann, in der der Innendruck gleich dem atmosphärischen Druck ist.
-
Die erste Regelmembran 24 ist auch mit einer Regelfeder 26 verbunden, die so konfiguriert ist, dass sie den Druck des Gases stromabwärts der zweiten Öffnung 23 im Verhältnis zu der auf die Regelfeder 26 ausgeübten Druckkraft mit Hilfe einer mechanischen Kalibriereinrichtung 27 definiert.
-
Die Regelfeder 26, die durch die mechanische Kalibriereinrichtung 27 auf die Regelfeder 26 eingestellte Druckkraft und der atmosphärische Druck in der Regelkammer 25 tragen dazu bei, den Druck des Gases stromabwärts des Verschlusses 22 zu definieren.
-
Die mechanische Kalibriereinrichtung 27 kann einen Anschlagkörper 28 umfassen, der auf abnehmbare Weise jeweils z.B. durch mechanische Wechselwirkung in einem Kanal 29 des Druckreglers 16 befestigt sein kann.
-
Abhängig von der Position des Anschlagkörpers 28 ist es möglich, die Anschlagposition der Regelfeder 26 und damit die von ihr auf die erste Regelmembran 24 und den Verschluss 22 ausgeübte Kraft zu definieren.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen kann der Anschlagkörper 28 ein Innensechskantschlüssel, eine Gewindemutter oder ein anderes ähnliches oder vergleichbares Element sein, das z.B. durch Schrauben/Losschrauben mit einem Werkzeug wie einem Schraubendreher o.ä. positioniert werden kann.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen kann die mechanische Kalibriereinrichtung 27 ein erstes Bewegungselement 48 umfassen, das so konfiguriert ist, dass es eine Druckkraft auf die Regelfeder 26 ausübt, um den Druck des Gases stromabwärts der zweiten Öffnung 23 zu definieren. Das erste Bewegungselement 48 kann einen Servomotor, einen Schrittmotor, einen Aktor oder ein ähnliches oder vergleichbares Element umfassen.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen umfasst der Druckregler 16 eine zweite Regelmembran 30, die mit dem Verschluss 22 verbunden ist.
-
Die zweite Regelmembran 30 definiert mit der ersten Regelmembran 24 eine Kompensationskammer 31, die über einen im Verschluss 22 vorhandenen Durchgangskanal 32 strömungstechnisch mit dem Zufuhrrohr 12 stromabwärts der zweiten Öffnung 23 verbunden ist.
-
Der Durchgangskanal 32 weist zwei Öffnungen 33a und 33b auf, die den Anschluss des Zufuhrrohrs 12 an die Ausgleichskammer 31 ermöglichen.
-
Diese Konfiguration ermöglicht es, den Druck des Gases stromabwärts der zweiten Öffnung 23 und auch den Druck des Gases in der Ausgleichskammer 31 aufgrund der Kraft, die durch die Kompression der Regelfeder 26 definiert wird, unabhängig vom Eingangsdruck und dem Druckabfall hinter dem Durchflussmengenregler 17 konstant zu halten.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verfügt die Gaszufuhrvorrichtung 10 auch über einen Durchflussmengenregler 17, der sich stromabwärts des Druckreglers 16 befindet.
-
Der Durchflussmengenregler 17 umfasst einen feststehenden Körper 34, der in dem Zufuhrrohr 12 montiert ist und eine Durchgangsöffnung 35 aufweist, und einem beweglichen Körper 36, der mit einem Verschlussabschnitt 37 versehen ist, der mit der Durchgangsöffnung 35 zusammenpasst, um jeweils den Durchgangsquerschnitt des Gases durch die Durchgangsöffnung 35 in Relation zu ihrer reziproken Position zu definieren.
-
Der Durchflussmengenregler 17 umfasst auch ein zweites Bewegungselement 38, das so konfiguriert ist, dass es den Verschlussbereich 37 mindestens zwischen einer offenen und einer teilweise geschlossenen Position positioniert, in der jeweils die Durchgangsöffnung 35 offen und die Durchgangsöffnung 35 durch den Verschlussabschnitt 37 teilweise geschlossen ist.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen kann der Verschlussabschnitt 37 des beweglichen Körpers 36 eine elastische Klappe 52 umfassen, die jeweils mit Hilfe des zweiten Bewegungselementes 38 in Relation zu der Durchgangsöffnung 35 des feststehenden Körpers 34 positioniert wird.
-
Ein Ende der elastischen Klappe 52 kann mit geeigneten Befestigungsmitteln 53, wie z.B. Schrauben o.ä., an dem feststehenden Körper 34 befestigt sein.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen umfasst das zweite Bewegungselement 38 eine Stange 54 mit einem ersten Ende 55, das in Kontakt mit der elastischen Klappe 52 steht, und einem zweiten Ende, das mit einem Linearaktor 56 verbunden ist.
-
Der Linearaktor 56 ist so konfiguriert, dass er die Stange 54 entlang ihrer Längsachse Z positioniert. Dies ermöglicht es, die elastische Klappe 52 in Relation zu der Durchgangsöffnung 35 zu positionieren, um die Durchflussmenge des zugeführten Gases zu definieren.
-
Zum Beispiel kann der Linearaktor 56 einen Servomotor, einen Schrittmotor, einen Bewegungsumwandlungsmechanismus mit einer linearen Bewegung oder ein anderes ähnliches oder vergleichbares Element umfassen.
-
Der Durchtrittsquerschnitt des Gases durch die Durchgangsöffnung 35 wird jeweils durch die Position der elastischen Klappe 52 in Bezug auf die Durchgangsöffnung 35 bestimmt, die wiederum durch die Position der Stange 54 entlang ihrer Längsachse Z definiert ist.
-
Diese Ausführungsform vereinfacht nicht nur die Geometrie des Durchflussmengenreglers 17, da sie aus einer begrenzten Anzahl von Bauteilen besteht, sondern ermöglicht auch die Modulation der funktionalen Beziehung, die die Gasdurchflussmenge Q mit der Position des Verschlussabschnitts 37 verbindet, die jeweils durch das zweite Bewegungselement 38 bestimmt wird, auf eine kontrollierte Weise.
-
Der Anmelder hat festgestellt, dass es möglich ist, eine gut definierte Modulationskurve der Gasdurchflussmenge Q als eine Funktion der Position des Verschlussabschnitts 37 oder der elastischen Klappe 54 zu erhalten, die durch das zweite Bewegungselement 38 mit einem zunehmenden Gradienten bei niedrigen Gasdurchflussmengen definiert ist.
-
Zwischen der Längsachse Z der Stange 54 und der Ebene tangential zu der elastischen Klappe 52 an dem Punkt, an dem diese an dem feststehenden Körper 34 befestigt ist, ist ein Winkel a definiert.
-
Der Anmelder hat festgestellt, dass sich mit zunehmendem Winkel a die Entwicklung der Modulationskurve der Gasdurchflussmenge Q als eine Funktion von dem Befehl d ändert, unabhängig davon, ob er als eine Verlängerung der Stange 54 entlang der Längsachse Z oder als eine Anzahl von Schritten des Aktors 56, der die Stange 54 antreibt, verstanden wird. Siehe z.B. die in 6 dargestellte schematische Entwicklung.
-
In 6 zeigt der Pfeil schematisch, wie die Modulationskurve gemäß dem Winkel a variiert.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen, die in 5 gezeigt sind, kann das Profil der Durchgangsöffnung 35 ein Kreisbogen sein. Es können auch verschiedene Profile der Durchgangsöffnung 35 vorgesehen sein.
-
Der Anmelder hat festgestellt, dass durch Verringern des Krümmungsradius des Profils der Durchgangsöffnung 35 die Steigung der Modulationskurve der Durchflussmenge Q als eine Funktion von dem Befehl d zunimmt.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen weist die Durchgangsöffnung 35 des feststehenden Körpers 34 mindestens einen ersten Abschnitt 57 mit einem linearen Umfangsprofil und mindestens einen zweiten Abschnitt 58 mit einem sich verjüngenden Umfangsprofil auf.
-
Der erste Abschnitt 57 und der zweite Abschnitt 58 sind durch einen Verbindungsabschnitt 59 miteinander verbunden.
-
Gemäß möglichen vorteilhaften Ausführungsformen weist der Verbindungsabschnitt 59 ein vorzugsweise exponentielles Umfangsprofil auf.
-
Der Anmelder hat festgestellt, dass beim Übergang von einem Verbindungsabschnitt 59 mit einem linearen Umfangsprofil zu einem Verbindungsabschnitt 59 mit einem exponentiellen Umfangsprofil die Steigung der Modulationskurve der Durchflussmenge Q als Funktion des Befehls d zunimmt.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen besteht das erste Ende 55 der Stange 54 in Kontakt mit der elastischen Klappe 52 aus einem Kopf 60, der in Kontakt mit der elastischen Klappe 52 steht.
-
Der Kopf 60 ist vorteilhaft exzentrisch in Bezug auf die Längsachse Z der Stange 54.
-
Gemäß möglichen vorteilhaften Ausführungsformen ist der Berührungspunkt des Kopfes 60 mit der elastischen Klappe 52 exzentrisch zur Längsachse Z der Stange 54.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das zweite Bewegungselement 38 einen Elektromotor 61, z.B. vom Schritt-Typ, der mit einer Antriebswelle versehen ist, die mit der Welle 54 verbunden ist, oder die Stange 54 selbst definiert, die so konfiguriert ist, dass sie letztere axial in vordefinierten Positionen bewegt.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen kann das Zufuhrrohr 12 durch ein oberes Abdeckelement 62 nach oben hin zumindest teilweise verschlossen sein, und das Bewegungselement 38, im Beispielfall der Elektromotor 61, kann darüber mit einer eigenen Antriebswelle oder die Stange 54, die durch ein geeignetes Durchgangsloch 63 geführt ist, installiert sein.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen kann das obere Abdeckelement 62 so geformt sein, dass es einen Gehäusesitz 64 definiert, der geeignet ist, mindestens einen unteren Abschnitt 65a eines Behältermantels 65 des Bewegungselements 38 aufzunehmen, so dass eine stabile und präzise Positionierung desselben gewährleistet ist (11).
-
Gemäß möglichen Varianten kann sich der untere Abschnitt 65a durch das obere Abdeckelement 62 in das Durchgangsloch 63 erstrecken (12).
-
Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Elektromotor 61 vom gasdichten Typ sein, d.h. so ausgestaltet sein, dass Gasleckagen durch ihn hindurch in die Umgebung verhindert oder zumindest unter den gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerten gehalten werden.
-
Gemäß alternativen Ausführungsformen, die z.B. unter Bezugnahme auf die 11-12 beschrieben sind, kann der Elektromotor 61 vom nicht gasdichten Typ sein, um die Gesamtkosten des Durchflussmengenreglers 17 und damit der Vorrichtung 10 zu reduzieren.
-
Gemäß diesen Varianten kann der Durchflussmengenregler 17 eine Abdichtungseinrichtung 66 umfassen, die so konfiguriert ist, dass sie die Abdichtung des zweiten Bewegungselements 38 gewährleistet und verhindert, dass das Gas aus dem Zufuhrrohr 12 in die Außenumgebung entweicht.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen, die z.B. unter Bezugnahme auf 11 beschrieben sind, besteht die Abdichtungseinrichtung 66 aus einem Dichtring 67, der so konfiguriert ist, dass er mit der Stange 54 zusammenwirkt und eine radiale Abdichtung der letzteren gewährleistet.
-
Die Ringdichtung 67 kann eine Dichtlippe 68, auch „Lippenring“ genannt, in einfacher oder doppelter Ausführung umfassen, die sich zum mittleren Abschnitt der Ringdichtung 67 hin erstreckt, so dass sie eine Gleitdichtung auf der Stange 54 bildet.
-
Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Ringdichtung 67 innerhalb des Gehäusesitzes 64 angeordnet sein und hat eine im Wesentlichen dazu passende Form. Auf diese Weise ist der untere Abschnitt 65a des Behältermantels 65 des Motors 61 in dem Gehäusesitz 64 über der Ringdichtung 67 positioniert und verhindert so unerwünschte axiale Bewegungen der letzteren, die sonst durch das Gleiten der Stange 54 auftreten könnten. Gemäß möglichen Ausführungsvarianten, die z.B. mit Bezug auf 12 beschrieben ist, umfasst die Abdichtungseinrichtung 66 eine Faltenbalgdichtung 69, die vorteilhafterweise aus kompressiblem und flexiblem Material besteht, an der Stange 54 befestigt und so konfiguriert ist, dass sie sich als eine Funktion von der axialen Bewegung der letzteren ausdehnt und zusammenzieht.
-
Die Faltenbalgdichtung 69 ist so konfiguriert, dass sie die Stange 54 in einer radialen Richtung vollständig umgibt.
-
In 12 sind beispielhaft zwei mögliche Positionen der Stange 54 und der Faltenbalgdichtung 64 dargestellt, von denen eine zusammengezogene Position in einer durchgehenden Linie und eine ausgestreckte Position in einer gepunkteten Linie gezeigt ist.
-
Die Faltenbalgdichtung 69 kann in der zusammengezogenen Position eine Vielzahl von Falten aufweisen, die auf sich selbst gefaltet und in einer Packung gesammelt sind und die dazu neigen, sich in die ausgestreckte Position auszudehnen.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen ist die Faltenbalgdichtung 69 mit einem unteren Ende 70 an die Stange 54, in der Nähe des ersten Endes 55 der letzteren und mit einem oberen Ende 71 an das obere Abdeckelement 62 eingespannt.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das untere Ende 70 einen unteren Dichtring 72, der nach innen vorsteht und so konfiguriert ist, dass er als radiales Dichtelement fungiert. Die Stange 54 kann mit einem Passsitz 73 versehen werden, der geeignet ist, den unteren Dichtring 72 aufzunehmen und zu halten.
-
Gemäß einigen Ausführungsformen umfasst das obere Ende 71 einen oberen Dichtring 74, der ausgestaltet ist, um als ein axiales Dichtelement zu fungieren, das während des Gebrauchs zwischen dem oberen Abdeckelement 62 und dem Behältermantel 65 zusammengedrückt ist.
-
Gemäß Ausführungsvarianten kann auch eine dünne Führungshülse 75 vorgesehen sein, die so geformt ist, dass sie den unteren Abschnitt 65a des Behältermantels 65 umgibt, der sich unter dem Durchführungsloch 23 erstreckt, wobei ein Durchführungsspalt für die Stange 54 verbleibt, und im oberen Abschnitt dem Profil des oberen Abdeckelements 62 folgt.
-
Ein weiterer Dichtring 76 kann auch zwischen der Führungshülse 75 und der Behälterstruktur des Motors 61 vorgesehen sein.
-
Im Falle eines Membranbruchs garantiert der Passungsspalt zwischen der Stange 54 und der Führung 75 ein kontrolliertes Gasleck, um die Sicherheitsvorschriften einzuhalten.
-
Gemäß möglichen Ausführungsvarianten, die z.B. mit Bezug auf die 9 und 10 beschrieben sind, kann das zweite Bewegungselement 38 so konfiguriert sein, dass sich die Stange 54 um ihre Längsachse Z drehen kann.
-
Die Drehung der Stange 54, die während des Montageschrittes vorzugsweise manuell angetrieben wird, dient der korrekten Positionierung der Stange 54 in Bezug auf die elastische Klappe 52.
-
Durch Drehen der Stange 54 um ihre Längsachse Z kann bei Vorhandensein des Kopfes 60 die Position des Berührungspunktes des Kopfes 60 mit der elastischen Klappe 52 reguliert werden. Gemäß möglichen Ausführungsformen kann das zweite Bewegungselement 38 eine manuell angetriebene Schraube umfassen.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen weist das zweite Bewegungselement 38 eine Welle 39 auf, die mit einer Schnecke 40 versehen ist, und der bewegliche Körper 36 weist zumindest auf einem Teil seines äußeren Umfangs einen gezahnten Sektor 41 auf, der in die Schnecke 40 eingreift.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen ist der bewegliche Körper 36 so konfiguriert, dass er sich um eine Drehachse X dreht, die orthogonal zur Lageebene der Durchgangsöffnung 35 in Relation zu der Wirkung des zweiten Bewegungselementes 38 liegt.
-
Gemäß einer möglichen Ausführungsform steht die Drehachse X im Wesentlichen senkrecht zur Bewegungsachse der beiden Elektroventile 18a und 18b und/oder des Verschlusses 22.
-
Diese Konfiguration der Gaszufuhrvorrichtung 10 ist besonders vorteilhaft, da sie ein begrenztes Volumen hat, die Montage- und/oder Wartungsarbeiten vereinfacht, auch die Verlängerung des Zufuhrrohrs 12 enthalten kann und geringere Lastverluste bestimmt, da die Strömung nicht umgeleitet wird.
-
Abhängig von der Anzahl der Umdrehungen, den Vorschubschritten oder auch dem elektrischen Steuersignal des zweiten Bewegungselementes 38 ist es möglich, die reziproke Position des Verschlussabschnitts 37 und der Durchgangsöffnung 35 zu definieren.
-
Diese reziproke Position erlaubt es, die Durchflussmenge je nach Gasart zu definieren. Durch die Anpassung der reziproken Position jeweils nach Gasart ist es möglich, die gewünschte Gasmenge genau zuzuführen.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen umfasst der Durchflussmengenregler 17 einen elastischen Schubkörper 42, der in Kontakt mit dem beweglichen Körper 36 und mit einem Anschlagabschnitt 43 des Zufuhrrohrs 12 oder mit einem Anschlagkörper 44 angeordnet ist, der in Kontakt mit dem Anschlagabschnitt43 angeordnet ist.
-
Der elastische Schubkörper 42 ist so konfiguriert, dass er einen Schub auf den beweglichen Körper 36 in Richtung des feststehenden Körpers 34 ausübt, so dass die Durchgangsöffnung 35 auf ein Minimum reduziert wird, wenn sich der Verschlussabschnitt 37 in einem teilweise geschlossenen Zustand befindet.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen umfasst der Durchflussmengenregler 17 einen zylindrischen Körper 45, der an dem feststehenden Körper 34 befestigt ist oder einen Teil davon bildet und in ein Durchgangsloch 46 eingesetzt ist, das in dem beweglichen Körper 36 vorhanden ist und die Drehachse X des beweglichen Körpers 36 selbst definieren kann. Gemäß einer Variante ist der elastische Schubkörper 42 in den zylindrischen Körper 45 eingesetzt und mit diesem zusammenwirkt, um die Schubrichtung, entlang der der elastische Schubkörper 42 wirkt, zu definieren.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen kann der feststehende Körper 34 einen oder mehrere hervorstehende Bezugsabschnitte 47 aufweisen, die mit dem beweglichen Körper 36 zusammenpassen und die so positioniert sind, dass sie mechanische Bezüge für die Positionierung des Verschlussabschnitts 37 definieren.
-
Mit anderen Worten, der bewegliche Körper 36 ist so geformt, dass er sich nicht weiter in die eine oder andere Drehrichtung drehen kann, wenn er an dem einen oder anderen der hervorstehenden Bezugsabschnitte 47 anliegt.
-
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante, die nicht gezeigt ist, können der feststehende Körper 34 und der bewegliche Körper 36 eine Rohrform haben, zum Beispiel eine zylindrische Form.
-
In diesem Fall ist der bewegliche Körper 36 koaxial mit dem feststehenden Körper 34 und hat eine Durchgangsöffnung, die in Relation zu der Durchgangsöffnung 35 des feststehenden Körpers 34 positioniert werden kann, um die Zufuhr des Gases zu ermöglichen.
-
Abhängig von der reziproken Position der beiden Durchgangsöffnungen wird jeweils der Durchgangsquerschnitt und damit die Durchflussmenge des zugeführten Gases definiert.
-
Gemäß dieser Variante kann die Durchgangsöffnung des beweglichen Körpers 36 in Bezug auf die Durchgangsöffnung 35 des feststehenden Körpers 34 mit Hilfe des zweiten Bewegungselementes 38 positioniert werden, das in diesem Fall einen Linear- oder einem Drehaktor umfassen kann.
-
Gemäß möglichen Varianten kann eine Luft/Gas-Mischeinrichtung 49 stromabwärts des Zufuhrendes 14 angeordnet sein und ist mit einem Gebläse 50 versehen, das die gewünschte Luftmenge fördern kann, um jeweils ein Gemisch mit dem gewünschten Luft/Gas-Verhältnis zu erhalten.
-
In Übereinstimmung mit möglichen Lösungen werden das erste Bewegungselement 48 und das zweite Bewegungselement 38 von einer Steuer- und Befehlseinheit 51 gesteuert, die in koordinierter Weise in Bezug zueinander angetrieben werden, um den Druck des Gases, das das Zufuhrende 14 verlässt, und die Zufuhrdurchflussmenge zu modulieren.
-
Die Steuer- und Befehlseinheit 51 kann mit der gasgespeisten Vorrichtung verbunden sein, z.B. kann die Steuer- und Befehlseinheit 51 die Steuertafel eines Kessels sein, die eine Vielzahl von Funktionen erfüllen soll.
-
Gemäß möglichen Varianten kann die Steuer- und Befehlseinheit 51 eine elektronische Platine außerhalb der Steuertafel des Kessels sein.
-
Die Zufuhrdurchflussmenge und der Druck des am Zufuhrende 14 austretenden Gases können in Relation zu einer oder mehreren Größen definiert sein, die aus einer Gruppe ausgewählt sind, die die Art des verwendeten Gases, die Position des Verschlussabschnitts 37, den Druck des Gases stromabwärts der zweiten Öffnung 23 umfasst, der wiederum von der Druckkraft der Regelfeder 26 und der Position des Verschlusses 22 des Druckreglers 16 abhängt.
-
Gemäß möglichen Ausführungsformen definiert die Steuereinheit 51 die Zufuhrdurchflussmenge, den Druck des Gases und die von dem Gebläse 50 geförderte Luftmenge, um das gewünschte Luft/Gas-Verhältnis zu erhalten.
-
Einer der Vorteile der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es dank des Druckreglers 16 und insbesondere dank der Möglichkeit, die Kraft der Regelfeder 26 zu kalibrieren, möglich ist, jeweils die korrekte Funktionscharakteristik der Gasdurchflussmenge und des Steuersignals für das zweite Bewegungselement 38 zu definieren.
-
Tatsächlich ist es auf der Basis der Gasart möglich, eine spezifische Kraft zu definieren, die auf die Regelfeder 26 ausgeübt werden soll, die wiederum eine spezifische Kalibrierkurve der funktionalen Relation für den Durchfluss des austretenden Gases definiert.
-
Darüber hinaus ist es möglich, in Abhängigkeit von der Form der Durchgangsöffnung 35 und/oder des zusammenpassenden Verschlussabschnitts 37 eine spezifische Kurve der Gasdurchflussmenge+ Q als eine Funktion von dem Befehl d zu definieren.
-
Mit anderen Worten, mit der Gaszufuhrvorrichtung 10 kann die funktionelle Beziehung zwischen der Gasdurchflussmenge und dem Befehlssignal an das zweite Bewegungselement 38 parametriert werden, indem der geeignete Druck des Gases stromabwärts der zweiten Öffnung 23 gewählt wird.
-
Um das gleiche Ergebnis ohne den Durchflussmengenregler 17 zu erzielen, wäre es in der Tat notwendig, jeweils die Regelfeder 26 zu ersetzen.
-
Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung erlaubt es, die Zufuhr in Relation auf die Art des Gases anzupassen, ohne dass ein manuelles Eingreifen des Bedieners erforderlich ist.
-
Es ist klar, dass Änderungen und/oder Ergänzungen von Teilen an der Gaszufuhrvorrichtung 10 wie bisher beschrieben vorgenommen werden können, ohne dass das Gebiet und den Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
-
Es ist auch klar, dass, obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf einige spezifische Beispiele beschrieben wurde, ein Fachmann sicherlich in der Lage sein wird, viele andere gleichwertige Formen von Gaszufuhrvorrichtungen 10 zu verwirklichen, die die in den Ansprüchen dargelegten Merkmale aufweisen und somit alle in den hier definierten Schutzbereich fallen. In den folgenden Ansprüchen dienen die Verweise in Klammern lediglich der besseren Lesbarkeit: sie dürfen nicht als einschränkende Faktoren im Hinblick auf den in den spezifischen Ansprüchen beanspruchten Schutzbereich betrachtet werden.
