DE2205291A1

DE2205291A1 - Elektrisch betätigtes Gassteuerven til für Gasheizgerate wie Durchlaufer hitzer, Gasheizungen mit gemischtem Be trieb oder dergleichen

Info

Publication number: DE2205291A1
Application number: DE19722205291
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Saint Maur Charron (Frankreich)
Original assignee: Saunier Duval SA
Current assignee: Saunier Duval SA
Priority date: 1971-03-02
Filing date: 1972-02-04
Publication date: 1972-09-14
Also published as: FR2127263A5; BE778129A; GB1347215A; DE2205291C2; IT947472B; US3765452A; SU559664A3; NL7201780A

Description

4βΜ Hen», 8000 München 23,

FrrtllgrathstraBe 19 ΠΙηΙ Inn R H Ruhr Elsenacher Straße 17

Dipi.-ing. κ. η. β an γ p«..Anw. β.&ι«

pottfach 140

Pat-Aaw. HMrmann-Tranttpohl DiOl. - PhVS. Eduard ΒβΙΖίθΓ Fernsprecher: 398011

Fernsprecher: 51013 r t 30 8012

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl

Tetegrammanschrift: Telegrammanschrift:

Bahrpatent· Herne PATENTANWÄLTE BabeUpat München

ΤβΙ·Χ 08229853 Telex 5215360

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Bayrische Vereinebank München 952 - _ _ _A Dresdner Bank AQ Herne 7-520

2205291 ^{Po$t80heckkonl}° Dc-rtnumd 558 68

Ref.: M 03 349 K/hh

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Abholfach 3

Saunier-Duval, 17, rue Guillaume Teil, F-75 Paris 17e

Elektrisch betätigtes Gassteuerventil für Gasheizgeräte wie Durchlauferhitzer, Gasheizungen mit gemischtem Betrieb oder dergleichen

Die vorliegende Erfindung ist auf ein neues elektrisch betätigtes Gassteuerventil gerichtet, das es zuläßt, ausgehend von elektrischen Signalen einer bestimmten Form eine Veränderung der Gasdurchsatzmenge derart zu erreichen, daß das Verhältnis zwischen diesem Durchsatz und der Form der Signale durch eine bestimmte lineare Funktion gebildet ist.

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Man weis, daß sich die konstante Weiterentwicklung der Gasgeräte für den Hausgebrauch nach Art von gasbeheizten Warmwasserbereitern, insbesondere als Durchlauferhitzer ausgebildet, sowie von Gaskesseln und Gasheizeinrichtungen mit gemischtem Betrieb, vorzugsweise in der Ausbildung als Wandgeräte, vollzieht

im Sinne einer mehr und mehr wachsenden Automatisierung des Betriebes,

im Sinne einer Zunahme der Anforderungen an die Qualität der Temperaturregulierung der durch die Geräte gelieferten Strömungsmedien, wobei es sich um Warmwasser für sanitäre Zwecke oder dergleichen oder um das Wasser des Heizkreises handeln kann, schließlich im Sinne einer augenblicklichen und automatischen Anpassung der Geräteleistung an den unterschiedlichen Umfang der Entnahmalan Warmwasser, das der Benutzer braucht.

Diese Entwicklung kann nur in dem Maße fortschreiten, wie man die Steuer- und Regelorgane für die Gaszuführung in der Konstruktion und Gestaltung der Geräte verbessern und vervollkommnen kann.

Bis jetzt hat die Nutzbarmachung der Elektronik bei der Herstellung und Ausgestaltung von Einrichtungen zur Regulierung der Temperatur in den vor allem als Wandgeräte ausgebildeten Heizeinrichtungen mit gemischtem Betrieb schon die Möglichkeit gegeben,einen Schritt nach vorn tun zu lassen. Denn sie hat schon das Aufkommen von Geräten mit variabler Leistung

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zugelassen, bei denen der Gasdurchsatz zum Brenner vollständig nach der Temperatur des für sanitäre Zwecke oder dergleichen benötigten Warmwassers geregelt wird.

Wie die Verbesserung und Vervollkommnung auch beschaffen sein mag, mit der es die Elektronik gestattet, das Problem der Temperaturmessungen und der Logik der Regelkreise zu bewältigen, es bleibt dennoch stets das schwierige Problem der Schaffung und Ausbildung eines elektromechanischen Begrenzungs- bzw. Abschlußorgans zu lösen, dem die Aufgabe zufällt, die Befehle, die es von einer elektronischen Vorrichtung zur Steuerung und Regulierung der Durchsatzänderung des zum Brenner gelangenden Gases erhält, umzuformen bzw.

Die bis heute bekannten und allgemein verwendeten Abschlußoder Absperrorgane bestehen aus Blektroventilen, die eine Punktionsweise derArt "ganz oder nichts" oder "ganz oder wenig" aufweisen.

Derartige Organe nutzen die Möglichkeiten der elektronischen Regulierungssysteme nur sehr schlecht, die im allgemeinen ohne Schwierigkeiten Steuersignale liefern, deren Leistungshöhe in kontinuierlicher Weise und proportional zum Unterschiel zwischen einer Isttemperatur und einer Solltemperatur variieren kann. In dieser Weise ist das Endergebnis noch weit von dem entfernt, vies erreichbar wäre, wenn man Abschluß- bzw. Absperrorgane vorsehen würde, die es zulassen, auf den zum

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Brenner gelangenden Gasdurchsatz proportional zum elektrischen Niveau bzw. zur elektrischen Leistung oder zur Form der Signale einzuwirken, die durch den elektronischen Teil der Regeleinrichtung geliefert werden.

Darüber hinaus ist es außerdem zweckmäßig, daß das Abschluß- bzw. Absperrorgan der Steuerung für den Einlaß des Gases zum Brenner eines Haushaltsgasgerätes eine Ansprech- oder Betriebskurve aufweist, die eine Betriebsschwelle bei Zweipunktregelung "wenig oder nichts" mit geringer Hysterese erscheinen läßt, die bei einem bestimmten Bruchteil der elektrischen Leistung bzw. Höhe des Steuersignals eingreift, gefolgt von einer proportionalen Betriebszone, die es gestattet, den Gasdurchsatz in kontinuierlicher Weise zwischen dem Terringerten Durchsatzwert, der durch die Zweipunktregelung mit Schwellwert bei "wenig" gegeben ist, und dem Maximaldurchsatz verändern zu lassen.

Diese Ansprechkurve ist notwendig infolge der Tatsache, daß in den meisten für Haushaltszwecke genutzten Gasgeräten in Kauf genommen wird, daß man infolge bestimmter Forderungen, die verbunden sind mit dem Mindestdurchsatz bei einer Zündung der Elemente eines Brenners mit minimalem Wärmewirkungsgrad den Gasdurchsatz eines Brenners nicht unterhalb eines bestimmten Bruchteils seines Nenndurchsatzes halten kann.

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Ausserdem ist es ebenfalls zweckmäßig, daß das Abschlußbzw. Absperrorgan einer elektronischen Regulierung beim öffnen des Gaseinlasses eine derartige Ansprechzeit aufweist, daß die Zündung des Brenners, den dieses Absperrorgan steuert, progressiv, das heißt allmählich zunehmend und ohne Geräusche vor sich geht.

Man hat bereits vorgeschlagen, als Absperrorgane pneumatische Ventile mit einer Differentialmembran an sich bekannter Art zu verwenden, in denen, wie man weis, das Gas unter eine Membran eintritt, die an ihrer Mitte eine Klappe trägt und seinen Druck auf diese Membran überträgt. Eine Gasableitung oder Gasabzapfung, deren Durchsatz von einer kleinen Öffnung bestimmt ist, stellt eine Verbindung zwischen dem Raum unterhalb und oberhalb der Membran her, und, indem man den Durchsatz dieser Abzweigströmung durch eine geeignete an sich bekannte Vorrichtung steuert, kann man den Druckabfall an der genau bemessenen Öffnung und folglich den Druck oberhalb der Membran je nach Bedarf variieren.

Wenn dieser Druck O wird oder einen im Hinblick auf den Eingangsdruck des Gases unter der Membran geringen Wert annimmt, hebt sich die letztere und öffnet die Gasklappe, diemit der Membran fest verbunden ist. Wenn dieser· Druck gleich demjenigen unter der Membran wird, was man dadurch erreicht, daß der Durchsatz der Gaatrömung durch die

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kalibrierte Öffnung auf O gebracht wird, fällt die Membran unter Wirkung einer Feder oder eines eine Kraft ausübenden Gewichtes zurück, und die mit der Membran fest verbundene Klappe schließt sich wieder.

Zur Verbesserung der Steuerung des Durchsatzes der Strömung durch die bemessene Öffnung hat man gleichermaßen vorgeschlagen, eine zweite bemessene öffnung in Kombination mit einem Elektromagneten und einem Schwingflügel zu verwenden, der in der Ruhelage diese zweite bemessene öffnung verschließt und in der Arbeitsstellung die erste Öffnung in der Weise, daß sich eine Punktionsweise ergibt, bei der der Durchsatz der Strömung sowohl in der offenen Stellung als auch in der geschlossenen Stellung des Ventils O wird. Die einzige Strömung, die in dem Abzweigkreis existiert, entspricht der Leerung und Füllung der oberhalb der Membran gelegenen Kammer, wenn man von der Schließstellung des Ventils zu dessen Offenstellung übergeht.

Aber in ihrer gegenwärtigen und bekannten Ausführung weisen diese Ventile bzw. elektropneumatischen Absperrorgane den Nachteil auf, eine allmählich zunehmende und proportionale Steuerung des Durchsatzes des zum Brenner gelangenden Gases nicht zuzulassen infolge der Tatsache, daß sie nur nach der Arbeitsweise "ganz oder nichts" genau arbeiten können.

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Wach der vorliegenden Erfindung wird eine neue Einrichtung vorgeschlagen, die in Kombination ein verbessertes elektropneumatisches ventil und eine Steuerungsweise umfaßt, wobei das eine und das andere derart eingerichtet ist, daß die vorhergehend beschriebenen und dem gegenwärtigen technischen Stand entsprechenden Nachteile vermieden werden.

Im besonderen entspricht das neue elektropneumatische Ventil und seine Steuerungsweise vollständig der Anzahl der jdetriebsmerkmale, die für ein "Absperrorgan einer proportionalen elektronischen Regulierung verlangt werden. Ausserdem bietet das Ventil den Vorteil, daß es sich einfach und mit geringen Kosten herstellen läßt und daß man es mittels elektrischer Signale von sehr geringer Leistung steuern kann.

In Übereinstimmung mit der Erfindung kennzeichnet sich das neue elektropneumatische Ventil, beim dem von dem an sicü bekannten Prinzip pneumatischer Elektroventile mit Diri'erentialmem^branenjWie gesagt, Gebrauch gemacht wird, insbesondere durch folgende Merkmale:

-Man läßt die Unterfläche der Difierentialmembran, die die üolie einer biegsamen Abdichtklappe spielt, mit einem

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ersten Sitz von verhältnismäßig großem Durchmesser in der Weise zusammenwirken, daß, sobald sich die Differentialmembran um einen sehr kleinen Bruchteil ihres Gesamthubes hebt, das Gas durch einen großen Querschnitt in eine kleine Kammer eindringen kann, an deren Boden eine zweite Klappe in koaxialer Lage mit dei Achse der Differentialmem bran sowie verschiebbar an einer axialen Verbindungsstange angeordnet ist, die für Bewegungen mit der Membran an dieser befestigt ist.

-Die zweite Klappe, die an der genannten Stange verschiebbar ist, wird durch eine Druckfeder auf ihren Sitz gedrückt, die in koaxialer Lage mit der Achse der Membran angeordnet und zwischen die Unterseite und die Oberseite der zweiten Klappe eingesetzt ist, und diese Anordnung ist so getroffen, daß man durch eine auf der axialen Verbindungsstange montierte Anschlagsvorrichtung die Verschiebung der zweiten Klappe nach unten in der Weise begrenzt, daß diese zweite Klappe in Kontakt mit ihrem Sitz während des ersten Teils der Hubbewegung de¹ Membran bleibt, wobei es sich um den ersten Teil handelt, in dessen Verlauf sich die Unterseite der Membran von dem ersten Sitz mit großen Durchmesser nur um einen kleinen Bruchteil der gesamten Hubbewegung anhebt, und daß sich die zweite Klappe danach mit der Membran anhebt, indem sie deren Bewegung bis zu ihrem gesamten Hub folgt.

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-Ausserdem sorgt man dafür, daß die zweite Klappe, wenn sie sich in ihrer Ruhelage auf ihrem Sitz befindet, zwischen sich und ihrem Sitz einen derartigen Spalt entstehen läßt, daß der Gasstrom durch diesen Spalt nahe dem Wert oder geringfügig unterhalb des Wertes liegt, den man wählt, um die Mindestdurchsatzmenge an G-as zu gewährleisten, die eine zuverlässige und genaue Zündung des Brenners sowie einen zufriedenstellenden Wärmewirkungsgrad zuläßt, und man ordnet eine Einstellvorrichtung für die verringerte Durchsatzmenge an, die durch eine Leitung, die die zweite Klappe umgeht, und durch eine regelbare Drosselschraube dieser Leitung gebildet ist.

-Man gibt der zweiten Klappe ein derartiges Profil, daß man ausgehend von deren Ruhelage, in der man schon eine vorbestimmte verringerte Durchsatzmenge erreicht, danach ausgehend von dieser verringerten Durchsatzmenge eine Zunahme des Gasdurchsatzes erhält, die dem Momentanwert des Hubes der genannten Klappe jeweils proportional ist.

Diese miteinander kombinierten Vorrichtungen bewirken in einem ersten Zeitabschnitt des Betriebes die Ausführung einer spontanen, d. h. brüsken Öffnungsbewegung der ersten Klappe und folglich das augenblickliche Auftreten einer verringerten Durchsatzmenge und schließlich in einem zweiten Zeitabschnitt eine Öffnungsbewegung, die progressiv und proportional dem Gasdurchsatz bis zu dessen höchsten Wert ist.

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-Man steuert die Durchsatzmenge der Strömung durch die bemessene Öffnung, die eine Verbindung zwischen dem unterhalb und oberhalb der Membran gelegenen Raum herstellt, indem man einen an sich bekannten Elektromagneten mit einem Schwingflügel verwendet, der gestattet, abwechselnd die Öffnung der Gasströmung und die Öffnung zu verschließen, die den oberhalb der Membran gelegenen Raum mit der Umgebung oder mit einer sekundären Wächterflamme verbindet, die dazu bestimmt ist, das durch diese Strömung gelieferte Gas zu verbrennen. Man trifft entsprechende Vorkehrungen, den mit dem Schwingflügel versehenen Elektromagneten mit elektrischen Signale η in Rechteckform zu speisen, die sich mit niedriger Frequenz wiederholen, die zwischen einigen Perioden pro Sekunde und 15 bis 20 Perioden pro Sekunde liegt, und deren Breite-oder relative Dauer innerhalb eines Taktes bzw. einer Periode proportionar dem Unterschied zwischen dem zu regulierenden Parameter und dem Sollwert ist, auf dem dieser gehalten werden soll, wobei der Schwingflügel des Elektromagneten in besonderer Weise ausgebildet ist, damit er der Form und der Frequenz der Signale möglichst genau folgt.

Schließlich trifft man Maßnahmen, um die kalibrierten Öffnungen und das Volumen der unterhalb der Differentialmembran gelegenen Kammer in der Weise zu bemessen, daß der mittlere Momentandruck in dieser Kammer, der aus dem

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Herstellen einer Verbindung in abwechselnder W_eise entsprechend der niedrigen Frequenz mit dem Druck unter der Membran über die erste kalibrierte ffnung und mit dem Aussendruck über die zweite kalibrierte Öffnung und die sekundäre Wachterflamme resultiert, so wenig schwankend und so stabil wie möglich ist.

Die besonderen Merkmale der Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile gehen noch klarer aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, bei der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert wird. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines elektrischen Steuerventils im Schnitt gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte Schnittansicht einer Schließklappe des Ventils von Fig. 1.

Fig, 1 zeigt ein Ventil zum Unterbrechen oder Anhalten einer Strömung bzw. zum Absperren einer Leitung, das in einem System zur Versorgung des Brenners mit Gas oder zum Zuführen von Gas zum Brenner in einer gasbetriebenen nicht dargestellten Einrichtung. Das Gehäuse oder der Kasten 1 umfaßt eine Gaseinlaßöffnung 2 an einer Kammer 6, die durch eine Differentialmembran 8 begrenzt ist, oberhalb derselben sich eine Kammer 5 befindet. Die Unterseite der Differentialmembran 8 spielt die Rolle einer biegsamen Abdichtklappe,

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indem sie mit einem ersten Sitz 3 von relativ großem Durchmesser zusammenwirkt, deren vertikale Seitenwände 24 eine kleine Kammer 7 bilden, an deren Boden eine Öffnung das Hindurchströmen des Gases zu einer Ausgangsleitung 25 zuläßt. Diese öffnung ist durch eine zweite Klappe 19 verschließbar, die in koaxialer Lage gegenüber einer Stange 17 angeordnet ist, die ihrerseits mit der Differentialmembran 8 fest verbunden ist. Die Klappe 19 ist gleitbar auf dieser Stange angeordnet. Die an der Stange 17 verschiebbare Klappe 19 wird durch eine Feder 18 auf ihren Sitz gedrückt, die sich in koaxialer Lage mit der Achse der Membran 8 befindet und sich an der Unterseite der Membran 8 und an der Oberseite der Klappe 19 abstützt. Ein an der Stange 17 montierter Anschlag 70 begrenzt die Terschiebung der zweiten Klappe 19 nach unten, wenn sich die Membran 8 in ihrer oberen Lage befindet. In der Ruhestellung der Klappe 19 auf ihrem Sitz soll diese dennoch zwischen sich und ihrem Sitz ein derartiges Spiel bzw. einen derartigen Spalt lassen, daß eine sich durch diesen Spalt ergebende Gasströmung nahe bei oder geringfügig unter dem Wert liegt, den man.gewählt hat, um die geringelmögliche Durchsatzmenge an Gas zu gewährleisten, die eine zuverlässige und genaue Zündung des Brenners in vorgeschriebener Weise und eine ausreichende Wärmeleistung gestattet. Die Einstellung dieser verringerten Durchsgitzmenge ist Yorteilhafterweise durch eine kleine Leitung 26 eingerichtet, die die Klappe 19 umgeht, sowie durch eine einstellbare Drosselschraube dieser Leitung 26.

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Die axiale Stange 17 der Differentialmembran 8 wird selbst in der dargestellten Lage, die dem Aufsetzen der Membran auf ihren Sitz 3 entspricht, durch eine kleine Feder 21 gehalten, deren Spannung mit Hilfe einer Schraube 22 regulierbar ist, die selbst zugänglich ist, indem man den Stopfen 28 herausnimmt.

Die Klappe 19 (vgl. insbesondere Mg. 2) weist ein derartiges Profil auf, das sich beim Verlassen der Ruhestellung der Klappe, in der, wie man gesehen hat, eine in bestimmter Weise reduzierte Gasströmung stattfindet, sofort und in progressiver Weise ein Anschwellen oder eine Zunahme der Gasdurchgangsmenge nach Maßgabe des Hubes bzw. Anhebens der Klappe 19 einsetzt. Tatsächlich nimmt· der Strömungsquerschnitt des Gases zwischen dieser Klappe und der Seitenwandung 23 der entsprechenden Öffnung zu, wenn sich die Klappe hebt, und zwar infolge der abgerundeten Form, die am unteren Teil der Klappe ausgebildet ist. Dieae Form ist so bemessen, damit der Gasdurchsatz proportional zur Hubbewegung dieser Klappe verläuft.

Eine in bestimmter Weise bemessene Öffnung 10 verbindet die Kammern 5 und 6, die sich unterhalb bzw. oberhalb der Membran 8 befinden. Ein Elektromagnet 16, der in dem oberen Tpil 4 des Gehäuses des Ventils montiert ist, wirkt auf einen Schwingflügel öder eine Schwingplatte 13_t die um eine Achse 12 schwenkbar ist und unter der Druckwirkung einer Feder 15 steht, Die Schwingplatte 13 verschließt abwechselnd

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die Öffnung 10 oder eine andere Öffnung 9, die den unmittelbar oberhalb der Membran gelegenen Raum mit der Umgebung oder mit einer sekundären Wächterflamme 14 verbindet, die dazu bestimmt ist, das durch diese Strömung gelieferte und freigesetzte Gas zu verbrennen.

Der Elektromagnet 16 wird durch elektrische Signals in der Form von Rechteckimpulsen gespeist, die sich in niedrigen Frequenzen in der Größenordnung von einigen Takten bzw. Perioden pro Sekunde wiederholen. Die Breite dieser Rechteckimpulse, das heißt die Dauer des entsprechenden elektrischen Signals ist porportional der Abweichung zwischen dem zu regulierenden Parameter und einem Bezugswert, auf dem dieser Parameter gehalten werden soll. Der Schwingflügel 13 ist in besonderer Weise ausgebildet, damit er der Form und Frequenz der elektrischen Signale so genau wie möglich folgt.

Auf der anderen Seite gibt man den kalibrierten Öffnungen 9 und 10 und ebenso dem Volumen der Kammer 5 ganz bestimmte Abmessungen, damit der mittlere Druck in einem gegebenen Augenblick in dieser Kammer 5 so wenig schwankend und so stabil wie möglich ist, während dieser Druck abwechselnd mit dem Druck der Kammer 6 über die Öffnung 10 oder mit dem Aussendruck über die Öffnung 9 in Verbindung steht.

Im Laufe des Betriebes empfängt der Elektromagnet 16, in dem man eine elektronische Steuer- und Regelvorrichtung hier-

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für vorsieht, eine Folge elektrischer Signale in der Form von Rechteckimpulsen, deren Breite, wie man gesehen hat, proportional zu dem "Befehl" zur Nachregulierung der Gasdurchsatzmenge ist.

Die Frequenz dieser Rechteckimpulse spiegelt sich an dem Schwingflügel 13 wieder, dessen Schwingungsdauer die zunehmende bzw. progressive Herstellung eines mittleren Druckes in der Kammer 5 zulässt, der infolge dessen direkt von den von der elektronischen Vorrichtung empfangenen Befehlen ist.

Dieser mittlere Druck in der Kammer 5 ist gegenüber dem Gasspeisedruck der Kammer 6 in dem Maße geringer, wie sich der Schwingflügel an der öffnung 9 hin- und herbewegt und folglich die Kammer 5 mit der Umgebung verbindet. Sobald sich dieser mittlere Druck in der Kammer 5 verringert hat bis zu einer bestimmten Stufe, veranlaßt der relative Überdruck in der Kammer 6 das Anheben der Differentialmembran entgegen der Kraft und Wirkung der Feder 21 und infolge des Sitzes mit einem entsprechend großen Durchmesser ein unmittelbares sofortiges Einströmen des Gases in die zwischengeordnete Kammer 7_f die sich augenblicklich unter dem Druck der Kammer 6 befindet. Die Feder 18 unterstützt folglich die Öffnungsbewegung der Membran 8, bis der Anschlag 20 zur Anlage an die^weite Klappe 19 kommt, die sich nach wie vor in der Schließstellung befindet. Das Gas strömt demnach mit verminderter Durchsatzmenge zum Brenner.

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Mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung hat man so augenblicklich die Einstellung einer verminderten Gasdurchsatzmenge veranlasst, die dem in der Kammer 5 hergestellten mittleren Druck entspricht, der wiederum der Breite der Signale seitens der elektronischen Steuervorrichtung entspricht.

Wenn der mittlere Druck in der Kammer 5 fortfährt abzunehmen, und zwar stets in Übereinstimmung mit und entsprechend den Schwingbewegungen des Schwingflügels 13» setzt die Membran 8 ihre Hubbewegung fort, und die Klappe 19» mitgenommen durch den Ansdiag 20 schließt sich der Bewegung derselben an. Es findet nun eine normale Gasströmung zur Ausgangsleitung 25 statt, wobei die Strömung direkt proportional der Stellung der Klappe 19 gegenüber den Rändern 23 ihres Sitzes ist.

Man erhält also in Punktion von der Breite eines elektrischen Signals, das an einem Elektromagneten 16 empfangen wird, eine der Bewegung der Membran 8 proportionale Änderung, die eine automatische Einstellung der Regulierung der Gasdurchsatzmenge in diesem Abschluß- bzw. Absperrorgan in Funktion von der empfangenen Information seitens der elektronischen Reguliervorrichtung gestattet.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

/1. /Elektrisch betätigtes Gassteuerventil für Gas- \-s heizgeräte wie Durchlauferhitzer, Gasheizungen mit gemischtem Betrieb oder dergleichen, das zuläßt, eine Durchsatzmenge an vom Brenner gelangenden Gas proportional zu Modulierungen der Breite elektrischer seitens des elektronischen Teils einer Steuer- und Regeleinrichtung gelieferten elektrischen Signale zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet , daß in Kombination vorgesehen sind

-ein pneumatisches Ventil nach Art und mit einer Differentialmembran 8, deren Unterseite mit einem Sitz 3 von verhältnismäßig großem Durchmesser zusammenwirkt und die in der Lage ist, eine Gasströmung durch einen entsprechend großen Querschnitt für ein sehr kleines Bahnstück der Hubbewegung der Membran 8 freizugeben, wobei die Differentialmembran 8 die Rolle einer ersten Klappe zur Steuerung der Strömung des Gases zu einer kleinen Kammer 7 spielt, an deren Boden sich ein zweites, viel kleineres Absperrorgan 19 befindet, dessen Öffnungsbewegung durch die Bewegung der genannten Membran veranlaßt wird und das im Zusammenwirken

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mit einem Sitz von ebenfalls viel geringerem Durchmesser eine zu seiner Hubbewegung proportionale Gasströmung zuläßt, wobei die Klappe 19 zu diesem Zweck an einer axialen Verbindungsstange 17 gleitbar angebracht ist, die in fester Verbindung mit den Bewegungen der Differentialmembran 8 steht, und wobei die Klappe 19 durch eine Kompressionsfeder 18 auf ihren Sitz gedrückt wird, die zwischen der Unterseite der Membran 8 und der Oberseite dieser Klappe 19 eingesetzt ist,

-und eine Proportionalsteuervorrichtung, die einen Elektromagneten 16 in Verbindung mit einem Schwingflügel 13 enthält, der abwechselnd die für eine Gasströmung bestimmte Öffnung 10, die den unterhalb und den oberhalb der Membran 8 gelegenen Raum miteinander verbindet, und eine Öffnung 9 verschließt, die den oberhalb der Membran gelegenen Raum mit der Umgebung oder mit einer das in der Strömung enthaltene Gas verbrennenden Wächterflamme 14 in Verbindung bringt, wobei der Elektromagnet 16 in der Weise angeordnet und betätigt ist, daß er schnell und zuverlässig auf elektrische Impulse niedriger Frequenz anspricht und daß die die Dauer, während der der Schwingflügel 13 bei jeden Impuls die eine der Öffnungen 9 oder 10

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verschlossen hält, proportional zur Dauer oder zur Breite jedes Impulses ist, und wobei die Strömungsöffnungen 9 und 10 selbst derart bemessen sind, daß der Momentanwert des Gasdruckes oberhalb der Membran 8 sich beim Durchgang jedes Impulses praktisch nicht ändert, sondern daß der mittlere Wert dieses Druckes proportional zur relativen Breite eines Impulses innerhalb der Schwingungsdauer einer Periode ist.
2. Elektrisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bestimmtem Abstand unterhalb der Klappe 19 an der axialen Verbindungsstange 17 der Differentialmembran 8 ein Anschlag 20 in der Weise angebracht ist, daß die Klappe während eines ersten Teils der Hubbewegung der Membran 8 auf ihrem Sitz durch die Wirkung einer Feder 18 bleibt, jedoch dann der Hubbewegung der Membran 8 entsprechend einer normalen Strömung des Gases folgt.
3. Elektrisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein bestimmter Spalt zwischen der zweiten Klappe 19 und der Seitenwandung der entsprechenden Öffnung in der Weise vorgesehen ist, daß die Gasströmung durch, diesen Spalt nahe dem Wert liegt, der gewählt ist, um die für ein genaues und zuverlässiges Zünden des Brenners notwenige verringerte Gasdurchsatzmenge zu gewährleisten.

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4· Elektrisch betätigtes Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die verringerte Gasmenge durch eine Leitung 26 gewährleistet ist, die die zweite Klappe 19 umgeht, wobei die Leitung 26 mit einer regelbaren Drosselschraube 27 versehen ist.
5. Elektrisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Klappe 10 ein derartiges Profil aufweist, daß während deren Hubbewegung mit der Membran 8 die zwischen der Klappe 19 und der Seitenwandung 23 der entsprechenden Öffnung hindurchgelangende Gasmenge proportional zum Hub dieser Klappe 19 zunimmt.
6. Elektrisch betätigtes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die kalibrierten Öffnungen 9 und 10 ebenso wie das Volumen der oberhalb der Differentialmembran 8 gelegenen Kammer 5 mit Genauigkeit in bestimmter Weise bemessen sind, damit sich die oberhalb der Membran 8 gelegeneKammer 5 trotz der Tatsache, daß sie abwechselnd mittels des Schwingflügels 13 mit der unterhalb der Membran 8 gelegenen Kammer 6 und mit der Umgebung verbunden wird, unter einem möglichst stabilen Durchschnittsdruck befindet.
7. Elektrisch betätigtes Ventil nah Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem

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Schwingflügel 13 versehene Elektromagnet 16 durch elektrische Signale in der 3Porm von Eechteckimpulsen gespeist wird, die sich mit niedriger Frequenz von einigen Perioden pro Sekunde wiederholen und deren Breite oder relative Dauer innerhalb einer Periode proportional zu der Abweichung zwischen einem zu regulierenden Parameter und einem Sollwert ist, auf dem der Parameter gehalten werden soll.

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