DE2263629A1

DE2263629A1 - Gasventil

Info

Publication number: DE2263629A1
Application number: DE19722263629
Authority: DE
Inventors: David Alan Croton
Original assignee: Concentric Controls Ltd
Current assignee: Concentric Controls Ltd
Priority date: 1971-12-28
Filing date: 1972-12-27
Publication date: 1973-07-05
Also published as: AU5010372A; FR2170569A5; GB1372105A

Description

Gasventil

Bei herkömmlichen Gasventilen, die zum Öffnen und Schließen des Ventils eine in axialer Richtung bewegliche Ventilspindel aufweisen, ist nachteilig, daß sich die Ventilspindel verklemmen kann, wenn eine an ihr aufgetragene Kraft nicht genau in Achsenrichtung wirkt. Es war daher notwendig, zwischen einem von Hand betätigbaren Glied zum Bewegen der Spindel und der Ventilspindel eine indirekt wirkende Kupplung vorzusehen, so daß auf das Betätigungsglied einwirkende nichtaxiale Kräfte nicht auf die Ventilspindel übertragen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein wirtschaftlich herstellbares Gasventil zu schaffen, dem die vorbeschriebenen und weitere Nachteile nicht anhaften.

Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß ein Gasventil mit einem Gehäuse, das eine eine in Achsenrichtung bewegliche Ventilspindel aufnehmende Bohrung aufweist, wobei ein eintrittsseitiges Ende der Bohrung mit einem Gaseintritt in

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Verbindung steht und ein Zwischenabschnitt der Bohrung mit einem Gasaustritt verbunden ist, und mit einer Ventilspindel, die am eintrittsseitigen Ende der Bohrung ein Verschlußglied trägt, wobei durch axiale Bewegung der Ventilspindel das Verschlußglied zwischen einer geschlossenen Stellung, in der er sich am Eintrittsende der Bohrung befindet und den Gaseintritt gegenüber dem Eintrittsende der Bohrung abdichtet, und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, in der es Gas aus dem Gaseintritt in das Eintrittsende der Bohrung strömen läßt, und wobei die Ventilspindel und die Bohrung so gestaltet sind, daß die Bohrung beiderseits des Gasaustritts die Ventilspindel gegen seitliche Verschiebung abstützt und daß in geöffneter Stellung des Verschlußgliedes Gas vom Gaseintritt zwischen der Ventilspindel und den Wänden der Bohrung hindurch zum Gasaustritt strömen kann.

In der geöffneten Stellung des Verschlußgliedes wird daher jede seitlich gerichtete Kraft, die auf die Ventilspindel oder auf ein mit dieser starr verbundenes Ventil-Bauteil aufgetragen wird, durch den nahe dem Eintrittsende der Bohrung stattfindenden Eingriff zwischen der Ventilspindel und den Wänden der Bohrung abgefangen.

Obgleich das Gehäuse vorzugsweise als ein einstückiges Bauteil ausgebildet ist, kann es selbstverständlich aus zwei oder mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein, die sich miteinander verbinden oder an- oder ineinanderfügen lassen.

Die Bohrung weist beiderseits das Gasaustritts vorzugsweise einheitlichen kreisrunden Querschnitt auf. Die Ventilspindel ist vorzugsweise mit ähnlichem, jedoch wenig kleinerem Querschnitt ausgeführt, mit Ausnahme wenigstens einer in Längsrichtung sich erstreckenden Anflächung, Nut oder ähnlichem Gas-Durchgang an dem Abschnitt der Spindel, der bei geöffnetem Ventil zwischen dem Eintrittsende der Bohrung und dem mit

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dem Gasaustritt in Verbindung stehenden Zwischenabschnitt der Bohrung liegt. Es liegt dennoch im Rahmen der Erfindung, wenn die Ventilspindel auf ganzer Länge mit einheitlichem, kreisrundem Querschnitt ausgeführt ist und wenn der zwischen dem Eintrittsende und dem Zwischenabschnitt liegende Bohrungsabschnitt durch Ausbildung wenigstens einer sich in Längsrichtung erstreckenden Nut oder eines ähnlichen Gas-Durchgangs erweitert ist. Auch kann eine Kombination solcher Gas-Durchgänge oder Gaskanäle verwendet werden. Dennoch wird bevorzugt, die Bohrung mit einheitlichem, kreisrundem Querschnitt auszuführen und den Gaskanal oder die Gaskanäle an der Ventilspindel vorzusehen, da sich hierbei um das Eintrittsende der Bohrung herum eine ununterbrochene ringförmige Fläche ergibt, die mit dem Verschlußglied oder einem von diesem in Anlage gezwängten Dichtglied zusammenwirken kann.

Dem Verschlußglied kann jede beliebige geeignete Gestalt erteilt sein. Es kann einstückig mit der Ventilspindel oder als ein gesondertes Bauteil ausgebildet sein. In einer zweckmäßigen Ausbildungsform ist das Verschlußglied ein nach außen ragender Ring und wirkt mit einem ringförmigen Dichtring aus nachgiebigem Werkstoff zusammen, der zwischen dem Verschlußglied und einer das Eintrittsende der Bohrung umschließenden ringförmigen Fläche zusammenwirkt. Die Anordnung ist so gewählt, daß bei geschlossenem Ventil zwischen dem Verschlußglied und dem Dichtring und zwischen dem Dichtring und der ringförmigen Fläche jeweils eine Abdichtung zustande kommt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer speziellen Ausbildungsform des Gasventil-Aggregates nach der Erfindung und

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1.

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Das Gasventil-Aggregat weist zwei Ventile 1 und 2 und einen elektrischen Schalter 3 auf. Das mit 1 bezeichnete und nachfolgend Steuerventil genannte Ventil weist die erfindungsgemäßen Merkmale auf. Das andere Ventil 2 wird nachfolgend als Hauptventil bezeichnet. Das Gasventil-Aggregat dient zum Steuern der Brenngaszufuhr zu einem Gasbrenner mit einem Hauptbrenner, einem Steuer- oder Zündflammenbrenner, der in angezündetem Zustand aus dem Hauptbrenner ausströmendes Gas zünden kann, und mit einem elektrischen Zünder, der so angeordnet und ausgebildet ist, daß er bei elektrischer Einschaltung aus dem Zündflammenbrenner ausströmendes Gas zum Entzünden bringen kann, jedoch nicht der direkten Wärme der Flammen des Hauptbrenners ausgesetzt ist. Zum Aggregat gehört weiterhin ein Thermoelement 4 in an sich bekannter Ausbildung, das ein vom Hauptbrenner erwärmbares Teil aufweist und einen elektrischen Strom erzeugen kann, der ausreicht, um einen Elektromagneten 5 zu erregen.

Im Betrieb des Gasventil-Aggregates steuert das Steuerventil 1 die Gaszufuhr zum Zündflammenbrenner, das Hauptventil 2 die Gaszufuhr zum Hauptbrenner und der elektrische Schalter 3 die Versorgung des elektrischen Zünders mit elektrischem Strom. Das Gasventil-Aggregat ist durch Federkraft in einer Stellung gehalten, in der beide Ventile geschlossen und der elektrische Schalter geöffnet sind. Die Betätigung des Gasventil-Aggregates erfolgt durch Niederdrücken eines an einer Ventilspindel 7 angebrachten Druckknopfes 6 gegen die Wirkung der Federvorlast. Über den Druckknopf wird der elektrische Schalter 3 betätigt und das Steuerventil 1 unmittelbar geöffnet, während die Ventilspindel 7 des Steuerventils ihrerseits das Hauptventil 2 öffnet. Die Betätigung des Schalters zwingt den elektrischen Zünder, aus dem Zündflammenbrenner ausströmendes Gas zu entzünden, worauf die Flamme am Zündflammenbrenner aus dem Hauptbrenner ausströmendes Gas zur Entzündung bringt. Der Hauptbrenner erwärmt das ihm benachbarte Teil des Thermoelementes 4, das einen elektrischen Strom erzeugt. Dieser

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wird dem Elektromagneten 5 zugeführt, der so ausgebildet ist, daß er das Hauptventil 2 geöffnet hält.

Bei Loslassen des Druckknopfes 6 wird der Zünder ausgeschaltet und das Steuerventil 1 schließt und sperrt die Gaszufuhr zum Zündflammenbrenner. Das Hauptventil 2 bleibt jedoch infolge der Erregung des Elektromagneten 5 durch das Thermoelement 4 geöffnet. Wird die Gaszufuhr unterbrochen oder erlischt der Brenner aus einem beliebigen anderen Grund, wird der Elektromagnet 5 entregt und das Hauptventil 2 schließt unter dem Einfluß der Federvorlast.

Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß das Hauptventil 2 im wesentlichen herkömmlich ausgebildet ist und ein im wesentlichen rohrförmiges Gehäuse 8 aufweist, in dem an einem Ende der Elektromagnet 5 und am anderen Ende ein nach innen ragender ringförmiger Flansch 9 untergebracht sind. An diesem Flansch ist ein zum Elektromagneten 5 hin weisender Ventilsitz 10 ausgebildet. Das Gehäuse 8 weist in seiner Seitenwand einen Eintritt 11 auf, der nahe dem Ventilsitz 10 ins Innere des Gehäuses 8 mündet. Aus dem Elektromagneten 5 ragt eine in diesem in axialer Richtung verschiebliche Betätigungsstange 13 aus, die ein Verschlußglied 12 von im wesentlichen kreisrunder Gestalt trägt. Das Verschlußglied 12 wirkt mit dem Ventilsitz 10 zusammen und wird von einer im Durchmesser verhältnismäßig großen Schraubendruckfeder 14 gegen den Ventilsitz gezwängt. Die Druckfeder 14 ist mit dem Gehäuse gleichachsig angeordnet und stützt sich am Elektromagneten 5 und an einem Randteil des Verschlußgliedes 12 ab. In der Mitte der Stirn- oder äußeren Fläche des Verschlußgliedes 12 ist ebenfalls ein axialer Vorsprung 16 vorgesehen, der in der nachstehend beschriebenen Weise mit dem Ende einer Ventilspindel 7 im Steuerventil 1 zusammenarbeitet.

Das Gehäuse 8 des Hauptventils ist mit einem Gehäuse 17 eines Zwischenteils des Gasventil-Aggregates einstückig ausgebildet.

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Das Gehäuse 17 ist seinerseits mit dem Gehäuse 18 des Steuerventils 1 einstückig ausgebildet. Alle drei Gehäuse sind zueinander gleichachsig angeordnet. Der den Ventilsitz 10 des Hauptventils 2 aufweisende Flansch 9 bildet den Gasaustritt dieses Ventils, der unmittelbar mit einer Kammer 19 in Verbindung steht, die von einer zylindrischen Bohrung im Gehäuse 17 des Zwischenteils gebildet ist. Aus der Bohrung oder Kammer 19 des Zwischenteils geht in radialer Richtung ein Gas-Hauptaustritt 20 ab, der im Betrieb an den Hauptbrenner angeschlossen ist. Die Kammer 19 ist auch der Gas-Eintrittskanal zum Steuerventil 1, das sich unmittelbar an den Zwischenteil anschließt.

Im Gehäuse 18 des Steuerventils ist gleichachsig zum rohrförmigen Gehäuse 8 des Hauptventils 2 eine zylindrische Bohrung 21 ausgebildet. Etwa auf halber Länge der Bohrung befindet sich ein radialer Durchlaß 22, der im Durchmesser ziemlich größer ist als die Bohrung und den Gasaustritt des Steuerventils bildet und im Betrieb an den Zündflammenbrenner angeschlossen ist. Die Kammer 19 des Zwischenteils ist zur Bohrung 21 des Steuerventils gleichachsig angeordnet und im Durchmesser etwas größer als die Bohrung 21. An der Anschlußstelle zwischen der Kammer 19 des Zwischenteils und der Bohrung 21 des Steuerventils befindet sich eine ebene ringförmige Fläche 23, die, wie nachstehend näher beschrieben, einem Dichtring 24 als Sitz dient.

Die Ventilspindel 7 durchdringt die Bohrung 21 des Steuerventils und ist in dieser in axialer Richtung verschieblich. Auf einem großen Teil ihrer Länge weist sie einen einheitlichen, kreisrunden Querschnitt auf. Ihr Durchmesser ist so gewählt, daß die genannte axiale Bewegung der Ventilspindel 7 in der Bohrung 21 möglich ist, daß jedoch ein bedeutsamer Durchtritt von Gas durch die Bohrung verhindert ist. Jedoch ist ein Abschnitt 25 der Ventilspindel 7, der bei betriebsmäßiger axialer Bewegung der Ventilspindel 7

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stets innerhalb der Bohrung 21 des Steuerventils bleibt, mit etwas kleinerem Durchmesser als der übrige Teil der Ventilspindel ausgeführt, so daß sich die Ventilspindel an Bohrungsteilen abstützt, die an entgegengesetzten Bohrungsenden liegen. Außerdem ist an der Ventilspindel im Bereich zwischen dem Eintrittsende der Bohrung und dem Gasaustritt 22 eine sich in Längsrichtung erstreckende Anflächung 26 ausgebildet. Die Größe der Anflächung 26 ist so gewählt, daß bei axialer Verschiebung der Ventilspindel zum Öffnen des Steuerventils Gas vom Eintrittsende der Bohrung 21 zwischen der Anflächung 26 an der Ventilspindel 7 und den Wänden der Bohrung 21 hindurch zum Gasaustritt 22 strömen kann. Durch die Anflächung ist somit ein Gaskanal geschaffen. Gleichzeitig ist die Anflächung 26 ausreichend schmal ausgebildet, um sicherzustellen, daß bei geöffnetem Steuerventil und wenn die Anflächung 26 durch das Eintrittsende der Bohrung 21 hindurchdringt, die Ventilspindel 7 von den Wänden der Bohrung 21 gegen jegliche Bewegung quer zur Bohrung abgestützt ist. Auf diese V/eise ist die Ventilspindel 7 mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Lagerstellen versehen, die sie gegen jegliche seitliche Bewegung voll absichern.

Die Ventilspindel dringt in die Kammer 19 des Zwischenteils des Gasventil-Aggregates ein. Das Ende der Ventilspindel 7 ist flach und läßt sich bei axialem Verschieben der Ventilspindel in Anlage am Vorsprung 16 des Verschlußgliedes 12 des oben beschriebenen Hauptventils 2 bringen.

Die Ventilspindel 7 trägt im Bereich zwischen ihrem Ende und der Anflächung 26 eine metallische Zwishenscheibe 27, die ein Verschlußglied bildet und gegen axiale Verschiebung zum genannten Spindelende hin mit einem Klemm- oder Federring 28 gesichert ist, der in einer in der Ventilspindel ausgebildeten Umfangsnut aufgenommen ist. Der oben erwähnte Dichtring 24 ist ebenfalls an der Ventilspindel angebracht und liegt an der der Bohrung 21 des Steuerventils zugewandten Stirnfläche

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der Zwischenscheibe 27 an. Der Dichtring 24 hat, einem O-Ring ähnlich, einen kreisrunden Querschnitt und ist bei geschlossenem Steuerventil zwischen der Zwischenscheibe 27 und dem Sitz 23 eingeklemmt und dichtet gegen diese beiden Bauteile ab.

Das dem Verschlußglied und dem Dichtring 24 abgewandte Ende der Ventilspindel ragt aus der Bohrung 21 des Gehäuses des Steuerventils heraus und trägt den Druckknopf 6. Der herausragende Teil der Ventilspindel 7 ist von einer Schraubendruckfeder 29 umschlossen, die sich an einer flachen Zwischenscheibe 30, welche an einer versenkten Stirnfläche 31 des Steuerventilgehäuses 18 angeordnet ist, und an einer nahe dem Druckknopf 6 an der Ventilspindel aufgenommenen und väter unten näher beschriebenen Form-Zwischenscheibe 32 abstützt. Die Form-Zwischenscheibe 32 ist gegen axiale Bewegung längs der Ventilspindel mit einem Klemm- oder Federring 33 gesichert, der in einer an der Ventilspindel ausgebildeten Umfangsnut aufgenommen ist. An einer zwischen der versenkten oder durch Senken erhaltenen Stirnfläche 31 und der Bohrung 21 des Steuerventils ausgebildeten Stufe ist ein Dichtring 34 angeordnet, der wie der Dichtring 24 kreisrunden Querschnitt hat. Der Dichtring 34 ist an der Stufe oder Schulter 35 von der flachen Zwischenscheibe 30 und durch die Kraft der Feder 29 gehalten und wirkt gegenüber dem Steuerventilgehäuse 18 als ortsfestes, gegenüber der Ventilspindel als gleitendes Dichtglied. Die Feder 29 zwängt das Steuerventil in seine geschlossene Stellung. Bei geschlossenem Steuerventil 1 besteht zwischen dem Ende der Ventilspindel und dem Vorsprung 16 am Verschlußglied des Hauptventils 2 ein Spalt.

Die Zwischenscheibe 32 dient als elektrisches Kontaktstück im Schalter 3 und ist aus nachgiebigem Blech, beispielsweise aus rostfreiem oder korrosionsbeständigem Stahlblech hergestellt. Zwei sich diametral gegenüberliegende Segmente der

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Zwischenscheibe 32 sind unter einem Winkel von 45° gegen den übrigen Teil der Zwischenscheibe gebogen und gegen das Steuerventilgehäuse 18 gerichtet. Am benachbarten Ende des Siaierventilgehäuses 18 ist an einem Flansch 37 ein Block aus elektrisch isolierendem Werkstoff aufgenommen. Zwischen dem Block 36 und dem Plansch 37 ist eine Montageplatte 38 für den Einbau des Gasventil-Aggregates angeordnet. Der Block 36 trägt ein elektrisches Kontaktstück 39> das normalerweise gegen das Ventilgehäuse elektrisch isoliert ist. Das Ventilgehäuse ist im Betrieb an Masse angeschlossen. Wird zum Öffnen des Steuerventils 1 und des Hauptventils 2 der Druckknopf 6 niedergedrückt, greifen die Kanten oder Segmente der Zwischenscheibe 32 elastisch am Kontaktstück an, so daß unter betriebsmäßigen Bedingungen ein elektrischer Strom über den elektrischen Zünder, das Kontaktstück und die Zwischenscheibe an Masse fließen kann.

/Ansprüche 0 9 8 2 7/0874

Claims

ANSPRUCHE

Gasventil mit einem Gehäuse, das eine eine in Achsenrichtung bewegliche Ventilspindel aufnehmende Bohrung aufweist, wobei ein eintrittsseitiges Ende der Bohrung mit einem Gaseintritt in Verbindung steht und ein Zwischenabschnitt der Bohrung mit einem Gasaustritt verbunden ist, und mit einer Ventilspindel, die am eintrittsseitigen Ende der Bohrung ein Verschlußglied trägt, wobei durch axiale Bewegung der Ventilspindel das Verschlußglied zwischen einer geschlossenen Stellung, in der es sich am Eintrittsende der Bohrung befindet und den Gaseintritt gegenüber dem Eintrittsende der Bohrung abdichtet, und einer geöffneten Stellung bewegbar ist, in der es Gas aus dem Gaseintritt in das Eintrittsende der Bohrung strömen läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (7) an zwei, jeweils an einander abgewandten Seiten des Gasaustritts (22) angeordneten Lagerstellen der Bohrung (21) abgestützt ist, und daß zwischen der Ventilspindel (7) und der Bohrung (21) durch die nahe dem Eintritt (19) gelegene Lagerstelle ein Durchgang (26) geschaffen ist, der bei geöffnetem Ventil eine Verbindung zwischen dem Eintritt (19) und dem Austritt (22) herstellt.

2. Gasventil nach Anspruch 1, dadurch

gekennze ichnet, daß die Ventilspindel (7) elastisch belastet ist, um das Verschlußglied (27) in seine geschlossene Stellung zu drängen.

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Gasventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilspindel (7) und die Bohrung (21) beiderseits des Gasaustrittes (22) komplementäre Querschnitte aufweisen, ausgenommen ein Gebilde (26) in der Wand der Bohrung (21) oder an der Ventilspindel (7), das sich bei geöffnetem Ventil zwischen dem Eintrittsende der Bohrung (21) und dem mit dem Gasaustritt (22) in Verbindung stehenden Zwischenabschnitt der Bohrung (21) erstreckt und zwischen der Wand der Bohrung (21) und der Ventilspindel (7) einen vom Eintritt (19) zum Austritt (22) führenden Gaskanal bildet.

4. Gasventil nach Anspruch 3> dadurch

gek ennz eichnet, daß die Ventilspindel (7) und die Bohrung (21) kreisrunden Querschnitt haben, und daß das Gebilde (26) eine an der Ventilspindel (7) ausgebildete Anflächung ist, die ausreichend schmal ausgeführt ist, um sicherzustellen, daß die Ventilspindel (7) bei geöffnetem Ventil im Bereich des Eintrittsendes der Bohrung (21) an den Wänden der Bohrung (21) vollständig abgestützt ist.

5. Gasventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußglied (27) ringförmig ist, und daß zwischen diesem und einer sich um das Eintrittsende der Bohrung (21) herum erstreckenden ringförmigen Fläche (23) ein ringförmiger Dichtring (24) aus nachgiebigem Werkstoff angeordnet ist.

6. Gasventil nach-einem der Ansprüche-1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Eintrittsende der Bohrung (21) und dem Gaseintritt (11) ein zweites Verschlußglied (12) mit einem komplementären Ventilsitz (10) angeordnet ist, und daß zwischen dem zweiten Verschlußglied (12) mit dem Ventilsitz (10) und dem Eintrittsende der Bohrung (21) ein zweiter Gasaustritt (20) vorgesehen ist, wobei die Ventilspindel (7) aus der Bohrung (21)

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herausragt und über das erste Verschlußglied (27) hinausreicht und bei axialer Verschiebung zum Öffnen des ersten Verschlußgliedes (27) in Eingriff mit dem zweiten Verschlußglied (12) bringbar ist, um dieses von seinem Ventilsitz (10) zu lösen.

7. Gasventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Verschlußglied (12) durch elastische Belastung in Anlage an seinem Ventilsitz (10) gehalten ist, und daß ein Elektromagnet (5) vorhanden ist, der in erregtem Zustand das zweite Verschlußglied (12) gegen die Kraft der elastischen Belastungsvorridtung (14) im Abstand von seinem Ventilsitz (10) hält.

8. Gasventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennze ichnet, daß ein elektrischer Schalter (3) ein am Gehäuse (18) des Aggregates angebrachtes ortsfestes Kontaktstück (39) und ein an der Ventilspindel (7) angebrachtes bewegliches elektriahes Kontaktstück (32) aufweist, wobei die Koriaktstücke (32,39) bei geschlossenem ersten Verschlußglied (27) im Abstand voneinander stehen und aneinander anliegen, wenn die Ventilspindel (7) zum Öffnen des ersten Verschlußgliedes (27) in axialer Richtung verschoben ist.

9. Gasventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Kontaktstück (39) gegen das Gehäuse (18) des Aggregates elektrisch isoliert ist, und daß das bewegliche Kontaktstück (32) mit dem Gehäuse (18) elektrisch verbunden ist.

10. Gasventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8,17,18) einstückig ausgebildet ist.

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11. ■ Gasventil nach Anspruch 6 und 10, dadurch

gekennzeichnet, daß das Gehäuse (8,17,18) eine gestufte Bohrung mit drei zylindrischen Abschnitten verschiedenen Durchmessers aufweist, wobei der erste Abschnitt (21) der vorerwähnten Bohrung entspricht und die Ventilsitze (23,10) von Stufen zwischen den Bohrungsabschnitten gebildet sind.

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