DE2356770A1

DE2356770A1 - Steueranordnung fuer ein gasbeheiztes geraet

Info

Publication number: DE2356770A1
Application number: DE2356770A
Authority: DE
Inventors: Harald Engelbert
Original assignee: Radiation Ltd
Current assignee: Radiation Ltd
Priority date: 1972-11-17
Filing date: 1973-11-14
Publication date: 1974-06-06
Also published as: FR2207587A5; US3938935A; GB1450053A; NL7315698A; IT996468B; ES420646A1; JPS504630A

Description

der Firma Radiation Limited, North Circular Road, London NW Io OJP

betreffend:

"Steueranordnung für ein gasbeheiztes Gerät¹

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerungssysteme für gasbefeuerte Geräte und bezieht sich insbesondere, wenn auch nicht ausschließlich, auf Steuersysteme für gasbeheizte Wassererhitzer, worunter auch sogenannte Zentralheizungsboiler verstanden werden sollen.

Gemäß der Erfindung ist eine Steueranordnung für ein gasbeheiztes Gerät mit einem Gasdurchflußsteuerventil, das ein erstes Ventilglied zur Gasströmungssteuerung von einem Einlaß zu einem Auslaß umfaßt, gekennzeichnet durch ein mit dem ersten Ventilglied über eine Getriebeanordnung derat in Antriebsverbindung stehendes Betätigungselement, daß das Bewegungsübersetzungsverhältnis variabel ist, und durch eine Einrichtung für die Bewegung des ersten Ventilgliedes zwischen einer ersten Position, von der aus eine weitere Bewegung des ersten Ventilgliedes zwecks Einstellung des Gasdurchsatzes vom Einlaß zum Auslaß durch das Betätigungselement bewirkt wird, und einer zweiten Position, in der der Durchsatz gesperrt ist.

409823/0295

Die Anordnung kann auch einen Durchlaß umfassen, der Einlaß und Auslaß verbindet, sowie ein zweites Ventilglied zur Steuerung des Durchsatzes durch diesen Durchlaß und schließlich eine Einrichtung zur Einstellung des wirksamen Durchlaßquerschnittes oder eines Teils desselben zwecks Steuerung des maximalen Durchsatzes durch den Durchlaß.

Die Getriebeancfdnung kann einen Schwenkhebel umfassen, der das Betätigungselement mit dem ersten Ventilglied verbindet, wobei Mittel vorgesehen sind, um den Schwenkpunkt längs mindestens eines Abschnittes des Schwenkhebels zu versetzen.

Das erste Ventilglied kann einen Ventilkörper mit zugeordnetem Ventilsitz umfassen, wobei die Gasströmung vom Einlaß zum Auslaß gestoppt ist, wenn der Ventilkörper aif dem Sitz aufsitzt. Vorzugsweise ist der Hebel nachgiebig mit dem Ventilglied derart verbunden, daß jede Schwenkbewegung des Hebels, die erfolgt, nachdem der Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufsitzt, in einer Richtung, welche deft Ventilkörper weiter in Sitzrichtung drücken würde entgegen der von der nachgiebigen Verbindung entwickelten Kraft erfolgt.

In einer Ausfuhrungsform der Erfindung erstreckt sich der Durchlaß durch das erste Ventilglied und die Querschnittseinstelleinrichtung ist auf dem ersten Ventilglied angeordnet.

Das Ventilglied kann einen rohrförmigen Portsatz umfassen, welcher den Durchlaß bildet. In diesem Falle kann die Einstelleinrichtung ein Rohr umfassen, dessen Bewegung relativ zum rohrförmigen Fortsatz die maximale Strömungsrate oder den Durchsatz des Gases durch den Durchlaß steuert.

Das Rohr kann an einem Ende offen und am anderen geschlossen sein und kann nahe dem geschlossenen Ende einen Schlitz aufweisen, der sich um einen Teil des Rohrumfangs erstreckt. Der Schlitz kann mehr oder weniger abgesperrt

A09823/0295

werden durch die Axialbewegung des Rohres relativ zum rohrförmigen Fortsatz.

Die Anordnung für die Bewegung des Ventilgliedes kann ein Elektromagnet sein, dessen Anker in Wirkverbindung steht mit dem geschlossenen Rohrende. Eine Bewegung des Steuerventils durch den Elektromagneten bringt dann eine Bewegung sowohl des ersten wie auch des zweiten Steuerventilgliedes mit sich.

Das Betätigungselement kann einen Teil einer thermisch ansprechenden Einrichtung sein.

Alternativ kann gemäß der Erfindung ein gasbeheiztes Gerät vorgesehen sein mit einer Steuereinrichtung, die ein Gasströmungssteuerventil umfaßt, sowie ein Betätigungselement für das Ventil entgegen der Wirkung einer Rückstelleinrichtung mit einem Mechanismus für das Halten des Elementes in einer Betätigungsstellung entgegen der Wirkung der Rückstelleinrichtung, wobei Mittel für das Entsperren des Mechanismus vorgesehen sind.

Der Mechanismus kann ein "Totpunktgestänge" umfassen mit ersten und zweiten Hebeln, von denen einer schwenkbar gelagert ist auf dem Betätigungselement und federnd vorgespannt ist in Eingriff mit dem anderen Hebel.

Die Hebel können zusammenwirkende Flächenabschnitte aufweisen mit einer Ausnehmung oder einem Sockel auf einem Hebel zur Aufnahme des abgerundeten Endes des anderen Hebels.

Die Entsperreinrichtung kann einen Elektromagneten umfassen, dessen Anker unter Federvorspannung in Wirkverbindung

409823/0 295

mit einem der Hebel steht, um zu verhindern,daß der Mechanismus über den Totpunkt hinaus betätigt wird aim Halten des Betätigungselementes in der betätigten Position. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß bei Erregung des Eleektromagneten und demnach angezogener Position des Ankers der Anker außer Wirkverbindung mit dem Hebel gehalten ist.

Eine zweite Entsperreinrichtung kann vorgesehen sein und einen weiteren Schwenkhebel umfassen.

Der weitere Schwenkhebel ist so ausgebildet und angeordnet, daß er das Gestänge aus der "Totpunkt-Position" herausbewegt, wenn die zweite Entsperreinrichtung den Mechanismus entsperren soll.

Das Steuerventil kann ein F^lammenausfallventil sein, in welchem Fall der Elektromagnet verbunden ist mit Mitteln, die ansprechen auf das Vorhandensein einer Flamme, wobei diese Mittel die Entriegelung des Elektromagneten bewirken, wenn die Flamme ausfällt.

Gemäß der Erfindung ist auch ein Steuersystem vorgesehen mit einem ersten Gasströmungssteuerventil, das ein erstes Ventilglied aufweist für die Steuerung des Brennstoffdurchsatzes von einem Einlaß zu einem Auslaß mit einem thermisch ansprechenden Element, dem ein bewegliches Betätigungselement zugeordnet ist, wobei ein Gestänge das Betätigungselement und das erste Ventilglied derart miteinander verbindet, daß eine Bewegung des beweglichen Elements eine Bewegung des ersten Steuerventils mit sich bringt, wobei Mittel vorgeaäien sind für die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen beweglichem Element und der Bewegung des ersten Steuerventils; eine Anordnung für die Bewegung des Ventils zwischen einer Position, in der Brennstoffströmung vom Einlaß zum Auslaß möglich ist, und einer zweiten Position, in der diese Strömung unterbunden ist, ist dabei vorgesehen in Serienanordnung mit einer weiteren zweiten Brennstoffsteuerventilanordnung mit einem

/,09823/0295

Ventilbetätigungsglied für die Betätigung des Ventils gegen die Wirkung einer Rückstelleinrichtung in eine Position, in der die Brennstoffströmung vom Einlaß zum Auslaß möglich ist, mit einem Mechanismusfür das Halten des Gliedes in betätigter Position, wobei Mittel vorgesehen sind für das Entsperren des Mechanismus und einer einzigen Handsteuereinrichtung für die Steuerung der Anordnung und des Ventilbetätigungselementes.

Die im letzten Absatz erwähnten Komponenten können die eine oder andere weiter oben erwähnte Ausbildung aufweisen.

Die einzige Handsteuereinrichtung kann auch die Funktion anderer Komponenten einleiten oder steuern, die in solchen Steuersystem vorhanden sind, beispielsweise ein Ventil zur Steuerung der Gasströmung zu einem Pilotbrenner, eine Zündeinrichtung/aes aus dem Pilotbrenner austretenden Gases und eines Thermostaten. für die Zündung

Als Beispiel soll nachfolgend eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung im einzelnen erläutert werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.

Fig. 1 - B zeigen einen Wassererhitzer in halbschematischer Darstellung, wobei die einzelnen Zeichnungen die Teile in unterschiedlichen Arbeitsstellungen angeben, und

Fig. 9-11 zeigen halbschematisch Komponenten des

Erhitzers nach Fig. 1 - 8 in vergrößertem Maßstab.

Das Ausführungsbeispiel umfaßt eine Steuereinheit für einen gasbehiezten Zentralheizungskessel und die Zeichnungen stellen nur diejenigen Teile des Kessels dar, die für das

9 823/0295 _ ₆ _

Verständnis der Erfindung erforderlich sind. Insbesondere sind in Fig. 1 die meisten Bezugszeichen eingetragen worden, während in den Fig. 2-8 nur die zur Erläuterung dieser Figuren erforderlichen Bezugszeichen eingetragen wurden.

Fig. 1 läßt eine Wasserleitung 1 erkennen, in der Wasser, das zu erhitzen ist, in Richtung der Pfeile 2 strömt. Ein Abschnitt der Leitung besteht aus einem Wärmetauscher 3 über einem Gasbrenner 4. Der Gasbrenner und der Wärmetauscher können einen Aufbau besitzen wie er in der deutschen Patentanmeldung P 23 18 658.5-beschrieben ist.

Das Steuersystem ist so ausgebildet,daß in einer einzigen Einheit alle Steuerfunktionen, die erforderlich sind, vereinige sind. Die Handsteuerung wird bewirkt mittels eines einzigen Steuerknopfes 5, der eine Mehrzahl von Steuernockenflächen aufweist, die mit den zugeordneten Steuerstangen in den Zeichnungen voneinander getrennt dargestellt sind.

Die Anordnung befindet sich in einem Gehäuse 6 mit einem Gaseinlaß 7, der lösbar verbunden ist mit einem Krümmer 8, der seinerseits einen Abschnitt einer nicht dargestellten Gaszufuhrleitung bildet. Der Krümmer 8 enthält einen Gasabschaltventilkörper 9, der von einer Feder Io auf einen Ventilsitz 11 gedrückt wird. Eine Bewegung des Ventilkörpers 9 von dem Ventilsitz 11 weg wird bewirkt durch eine "Schubstange 12, die in Kontakt steht mit dem Ventilkörper 9, jedoch nicht mit diesem verbunden ist, und in noch zu erläuternder Weise von einer ersten· Nockenfläche 13 betätigt wird, die über eine Schubstange 14 betätigbar ist. Dien Schubstangen 12, 14 ist ein Paar von Hebeln 15, 16 zugeordnet, die an den Punkten 17 bzw. 18 gelagert sind. Die Hebel 15, 16 bilden einen Teil eines Verriegelungsmechanismus für das Offenhalten des Ventilkörpers 9 im Abstand von seinem Ventilsitz 11 unter noch zu beschreibenden Bedingungen. Bei dem Hebel 16 handelt es sich

£09823/0298

um einen zweiarmigen Hebel,,dessen einer Arm eine Vertiefung

19 aufweist für das Zusammenwirken mit dem abgerundeten Ende

20 des Hebels 15. Der Hebel 15 ist schwenkbar gelagert an der Schubstange 14, obwohl dies in den Figuren 1-8 nicht so deutlich dargestellt ist, doch ergibt sich diese Einzelheit aus Fig. 9. Der Hebel 15 steht unterVorspannung einer Feder 21, die ihn im Uhrzeigersinne um seinen Lagerpunkt 17 zu verschwenken sucht.

Die Schubstange 14 besitzt einen Fortsatz 22 nahe dem Anker 23 eines Elektromagneten 24, dessen Erregerspule erregt wird von einem Thermoelement, welches sich in einem Gehäuse befindet, welches aufgrund seiner Position der Wärme der Flamme eines Pilotbrenners 26 ausgesetzt ist. Der Anker 2 3 ist durch eine Feder 2 7 im Abstand von dem Elektromagneten 24 vorgespannt gehalten.

Am unteren Ende (gemäß Fig„ 1-8) des Gehäuses 6 befindet sich eine flexible Membrane 28, die ein Alteil in zwei Abschnitte unterteilt^ das gebildet wird von einer Endwandung 29 des Gehäuses 6 und einer naheliegenden Innenwandung 3o. Die Innenwandung 3o ist durchbohrt, derart, daß eine Betätigungsstange 31 durchgeführt werden kann_f die an der Membran 28 befestigt ist, wobei die Bohrung abgedichtet ist durch eine zweite flexible Membran 32, welche an derBetätigungsstange 31 befestigt wurde. Unter bestimmten Bedingungen ist die Membran 28 durch Federvorspannung in Richtung nach oben vorgespannt (wie in Fig. 1-8 dargestellt) durch eine Feder 33, die mittels eines Hebels 34, gelagert auf der Endwandung 29, wirksam wird. Eine Schwenkbewegung des Hebels im Gegenuhrzeigersinn wird begrenzt durch eine Justierschraube 35. Die Feder 33 ist nahe der Membran, wie dagestellt, in einem Gehäuse untergebracht, in welchem sich eine weitere Einstellschraube 36 für die Änderung der Vorspannung, die auf die

- 8 409823/0295

Membran wirkt, befindet. Die Membran 28 wird ferner vorgespannt durch eine zweite Feder 37, die wesentlich schwächer ist als die Feder 32 und in der gleichen Richtung wie die letztere wirkt zwischen einem Anschlag 38 auf der Betätigungsstange 31 und der Innenwandung 3o. Die Anordnung erlaubt die Einstellung der Federvorspannung von entgegengesetzten Seiten. Zusätzlich ist eine (nicht dargestellte) unterlegscheibe zwischen die Einstellschraube 36 und die Feder 33 eingebracht, so daß eine Drehung der Einstellschraube 36 für Veränderung der von der Feder 33 ausgeübten Vorspannung nicht auf die letztere übertragen wird, was sie verdrehen würde und damit die Vorspannung ändern könnte.

Die Betätigungsstange 31 trägt zwei Ventile 39, 4ö, die zusammenwirken mit Ventilsitzen 41 bzw. 42 auf entgegengesetzten Seiten einer öffnung 43 in einer Innenwandung 44 des Gehäuses 6. Die Wand der öffnung 43 liegt zwischen den Ventilsitzen 41, 42 mit einem Querdurchlaß 45, der über ein Filter 46 mit einer Kammer 47 kommuniziert mit einem Auslaß, der gesteuert wird von einem Pilotbrennerventil 48; dieses wird von einer weiteren Nockenfläche 49 über eine Verbindungsstange 5o betätigt. Das Ventil 48 steuert die Gasströmung von der Kammer 47 zu einer Leitung 51, die zum Pilotbrenner 26 führt. Die Leitung 51 ist innerhalb des Gehäuses 6 dargestellt, könnte jedoch auch außenliegen, falls dies erfor-derlich ist. Der Klarheit wegen ist in der Zeichnung die Leitung 51 an verschiedenen Stellen unterbrochen gezeigt, damit andere Komponenten dargestellt werden können, doch versteht essich, daß diese Leitung in Wirklichkeit natürlich ununterbrochen ist.

Die Innenwand 44 besitzt einen weiteren Durchlaß 52, der eine Verbindung herstellt zwischen der stromab liegenden Seite der Wand und einer weiteren Leitung 53, die zu der Kammerzwischen der Membran 28 und der Innenwandung 3o führt.

- 9 409823/0295

-*- 23S6770

Die Kommunikation zwischen der stromaufwärts liegenden Seite der Innenwand 44 und der Leitung 53 wird gesteuert durch ein Ventil 54, das über eine Betätigungsstange 55 von einer weiteren Nockenfläche 56 gesteuert wird. Die Leitung 53 ist an einer Stelle unterbrochen gezeigt, doch verläuft sie in Wirklichkeit natürlich ununterbrochen.

Die Gasströmung aus dem Innenraum des Gehäuses 6 stromabwärts der Innenwand 44 zum Gasbrenner 4 wird gesteuert durch ein Gasmodulierventil 57, das in den Fig. 1 - 8 schematisch und im einzelnen in Fig. Io gezeigt ist. Das Gasmodulierventil 57 besteht aus zwei Teilen, einem Hauptventil 58 mit einer Scheibe 59 und einem mittleren rohrförmigen Fortsatz 6o, · in dem sich ein zweiter, im wesentlichen rohrförmiger Abschnitt gleitbeweglich aufgenommen befindet» Der Rohrfortsatz 6o weist einen nach, außen abstehenden Flansch 62 an einem Ende auf, an dem ein Ende eines Hebels 63 unter Vorspannung anliegt durch eine Feder 64, welche den Rohrfortsatz 6o umschlingt. Die Feder 64 wirkt zwischen der Scheibe 59 und einer Unterlegscheibe 62a, die lose auf dem Rohrfortsatz 6o angeordnet ist« Der Hebel 63 ist schwenkbar um einen Drehpunkt 65, dessen Position längs der Hebellänge einstellbar ist durch in den Zeichnungen nicht dargestellte, an sich bekannte Mittel. Ein Teil des Abschnitts 61 des Hauptventils 58.trägt eine Feder 66, die zwischen der Scheibe 59 und einem Flansch 67 an einem Ende des Abschnitts 61 angeordnet ist. Der Abschnitt 61 ist an seinem anderen Ende durch eine Endwand 68 verschlossen, nahe der der Abschnitt 61 einen Umfangsschlitz 69 aufweist. An der Endwandung 68 ist eine Betätigungsstange 7o befestigt, welche die Wandung des Gehäuses 6o durchdringt und außerhalb des letzteren mit dem Anker 71 eines Elektromagneten verbunden ist, der in einem Gehäuse 72 angeordnet ist; das Gehäuse ist gemeinsam mit dem Anker 71 in Richtung auf das Gehäuse 6 bzw. von diesem weg durch eine Einstellschraube 73 beweglich. Die Längsbewegung der Stange

408823/0295 - io -

Iq -

wird geführt durch eine Abstützung 74 in der Wandung des Gehäuses 6, während Locken von Gas in diesem Bereich verhindert wird durch eine flexible Membran 75, die sich von der Stange 7o zu der Gehäusewandung, wie in Fig. Io dargestellt, erstreckt.

Die Erregung der Spule 76 des Elektromagneten im Gehäuse 72 wird gesteuert durch einen Mikroschalter 77, der bei Betätigung einen Eingangs sch altkreis von den Netzleitungen zu einem Vollwellengleichrichter 78a schließt, dessen Gleichspannungsausgänge mit den Anschlüssen der Spule 76 verbunden sind. Der Mikroschalter 76 wird betätigt durch einen Schwenkhebel 78, dessen Bewegung bewirkt wird durch eine weitere Nockenfläche 79 am Steuerknopf 5 über eine Verbindungsstange 8o.

Der Heizer umfaßt eine thermostatische Steuerung durch thermisch reagierende Elemente und eines von diesen, 81, ist im Wärmetauscher 3 auerhalb der Wasserleitung 1 montiert. Die Thermostate weisen eine Bauart mit Ausdehnungsgefäß und Manschette auf, und das Ausdehnungsgefäß 81 ist verbunden mit einer Membraneinheit 82 in der Steuereinheit und betätigt einen Auslösehebel 83, der in Verbindung steht mit dem oben beschriebenen Verriegelungsmechanismus.

Der zweite· Thermostat hat sein Ausdehnungsgefäß 84 in der Wasserleitung 1 und ist verbunden mit einer Membraneinheit 85, die in Wirkverbindung steht mit dem Hebel 6 3. Die Membraneinheit 85 weist eine Handsteuerung auf, d mit der die Betriebstemperatur des Thermostaten voreinstellbar ist. Die Handsteuerung umfaßt eine weitere Nockenfläche 86 am Steuerknopf 5, wobei die Nockenfläche 86 über eine Einstelleinrichtung 87 und eine Feder 88 wirkt. Die Thermostateinheit 84, 85 kann auch den Mikroschalter 77 unter bestimmten Bedingungen über ein Betätigungsglied 85 betätigen.

A09823/0295 - 11 -

- II -

Die Steuereinheit umfaßt ferner eine Zündeinrichtung für das Zünden des aus dem Pilotbrenner 26 strömenden Gases im geeigneten Augenblick. Die Zündeinrichtung umfaßt einen piezoelektrischen Kristall, der in den Fig. 1-8 als Block 89 angedeutet ist, und eine mechanische Einrichtung, um den Kristall unter mechanische Spannung zu setzen. Die mechanische Einrichtung ist in den Fig. 1-8 als Gelenkhammer 9o dargestellt, der unter Vorspannung durch eine Feder 91 steht und betätigt wird durch eine weitere Nockenfläche 92 des Steuerknopfes 5. Die Darstellung der Zündeinrichtung ist nur schematisch, da sie an sich bekannt ist undlirgendeine der üblichen Ausführungsformen aufweisen kann.

Die von dem piezoelektrischen Kristall erzeugte Spannung wird einer Zündelektrode nahe dem Pilotenbrenner zugeführt, wie in Fig. 1 angedeutet und in Fig. 11 im einzelnen dargestellt.

Man erkennt in Fig. 11, daß der piezoelektrische Generator 99 Ausgangsklemmen loo, lol aufweist, von denen die erstere an Masse liegt und die letztere verbunden ist mit dem rohrförmigen Metallgehäuse Io2 des Pilotbrenner 25, der auf einer geerdeten Struktur Io3 aufgebaut ist. Das Gehäuse Io2 ist an seinem oberen Ende geschlossen, weist jedoch Flammenöffnungen Io4 auf, die in der zylindrischen Wandung liegen. Eine diese öffnungen liegt gegenüber dem Thermoelementgehäuse 25, während ein anderes dem Brenner 4 gegenüberliegt und die öffnung ist für eine Zündflamme für den Hauptbrenner. Mit dem oberen Ende des.Gehäuse Io2 ist ein Drahtabschnitt verbunden, der eine Zündelektrode bildet und mit dem Gehäuse 25 eine Funkenstrecke definiert, in die Gas von einer nahegelegen Gasdurchtritt soff nung gerichtet.ist.

Man erkennt, daß das Gehäuse Io2 nicht aus Metall bestehen muß und daß ein Aufbau verwendet werden könnte mit

409823/0295 - 12 -

nicht elektrisch leitendem Material. Beispielsweise könnte das Gehäuse Io2 ganz oder zum Teil aus Keramik bestehen, und in diesem Fall ist die Klemme lol direkt verbunden mit der Zündelektrode 9 7 oder einem elektrisch leitenden Streifen auf dem Gehäuse Io2, welcher Streifen elektrisch verbunden ist mit der Elektrode 97.

Alternativ kann auch das Pilotbrennergehäuse selbst die Zündelektrode bilden oder einen Teil aufweisen, welcher die Zündelektrode bildet.

Das Thermoelement nach Fig. 1-8 erzeugt eine Spannung zur Erregung des oben erwähnten Elektromagneten 24. Weitere Einzelheiten des Thermoelementes und der Art seiner Anordnung im Gasbrenner 4 bilden den Gegenstand einer anderen Schutzrechtsanmeldung.

Man entnimmt Fig. 1, daß bestimmte Komponenten, die oben eiJäutert wurden, bestimmte bekannte Funktionen ausführen. Das Ventil 9, wie dies noch zu verdeutlichen sein wird, arbeitet als Haupthahn, Einschalthahn und Flammenausfallventil. Die Memfcian 28 in Verbindung mit dem Ventil 4o überwacht den Gasdruck. Die Feder 37 in Verbindung mit Ventil 39 arbeitet als Abschaltorgan im Falle zu niedrigen Gasdrucks. Die Ausdehnungsgefäß -Membaneineheiten 84, 85 bilden eine Wasser- . temperatursteuerung, während bei zu hoher Wassertemperatur eine Abschaltung als Schutzmaßnahme vorgesehen ist durch die Ausdehnungsgefäß-Membran-Einheit 81, 82.

Fig. 1 zeigt die Steuereinheit in Verbindung mit einer Gasversorgungsleitung, während sie in der abgeschalteten Position ist. Das Flammenausfallventil 9 ist geschlossen, und das gleiche gilt für das Gasunterdruckventil 39 und das Hauptbrennerventil 57.

- 13 -

40 98 23/02 9 5

Um den Wassererhitzer in Betrieb zu nehmen, beginnt ein Benutzer, den Steuerknopf 5 im Uhrzeigersinne zu verdrehen. Die Nockenfläche 13 wirkt über die Schubstangen und 14 und öffnet das Ventil 9 und bewegt den Anker 23 in ,Richtung auf den Elektroagmenten 24. Damit kann Gas in den unteren (gemäß Fig. 1) Abschnitt des Gehäuses 6 strömen, der NOcken 56 öffnet das Ventil 54 und läßt Gas durch den Durchlaß 53 strömen, womit die Oberseite der Membran 28 dem Gasdruck ausgesetzt wird. Diese Membran 2 8 wird nach unten (gemäß Zeichnung) ausgelenkt entgegen der Wirkung der Feder 37 und hebt das Gasunterdruckventil 39 .von seinem Ventilsitz 39 ab, während das Ventil 4o auf seinen Sitz gefördert wird. Darüber hinaus wird das Pilotbrenner- · ventil 48 durch den Nocken 49 geöffnet. Diesejr Zustand in der Abfolge* der Bedienungsgänge ist in Fig. 2 angedeutet. Gas gelangt zum Pilotbrenner 26 über den Durchlaß 45_y der stromaf vom Ventil 4o und Leitung 51 liegt. Gas_T das an dem nun geschlossenen Ventil 44 über .Leitung 53 und Durchlaß strömt,, kann den Hauptbrenner 4 noch nicht erreichen, da das Hauptbrennerventil 57 geschlossen ist. Darüber hinaus würde/ falls der Benutzer jetzt den Knopf 9 losläßt,, die Feder 88 über -die Einstelleinrichtung 87 auf den Nocken 86 einwirken, und eine Drehung des Knopfes 5 entgegen dem Uhrzeigersinn verursachen^ womit die Nocken und die zugeordneten Einheiten in.die Position gemäß Fig. 1 zurückkehren würden und alle Ventile abgeschalteten. Im Zustand gemäß Fig. 2 hat der Verriegelungsmechanismus seine Tätigkeit noch nicht aufgenommen, und die Feder 27 übt immer noch eine in Uhrzeigerrichtung gerichtete Vorspannung auf Hebel 16 aus.

Wenn der Knopf 5 verdreht wird, um die Abfolge wie im vorhergehenden Abschnitt erläutert, einzuleiten, wird die Feder 91 allmählich vorgespannt, bisi,wie in Fig. 3 dargestellt, der Hammer 9o unter Wirkung des Nockens 92 auslöst

- 14 409823/0295

und auf den piezoelektrischen Kristall aufschlägt. Die so erzeugte Spannung bewirkt einen Funken zwischen Elektrode 97 und der Spitze 98 des Thermoelementgehäuses 25, und dieser Funken zündet das aus dem Pilotbrenner ausströmende Gas. Die Pilötbrennerflamme heizt das Thermoelement 25 auf, und die daraus resultierende Spannung erregt den Elektromagneten 24, womit der Anker 2 3 entgegen der Wirkung der Feder 27 gehalten wird. Die Feder 21 verschwenkt den Hebel 15 in eine Position, in der der Punkt des Kontakts zwischen der Oberflächenvertiefung 19 des Hebels 16 und dem abgerundeten Ende 2o des Hebels 15 über eine Linie wandert, welche die Schwenkpunkte 17 und 18 verbindet - die Totpunkt-Position - , und der Verriegelungsmechanismus wird wirksam, um zu verhindern, daß die Feder Io das Ventil 9 schließt, wenn der Steuerknopf losgelassen wird, weil der Elektromagnet 24 erregt ist. Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt, und man erkennt, daß der Hebel 83 jetzt in Kontakt steht mit Hebel 16 in einer Position derart, daß ein Überweg des Kontaktpunktes über die Totpunkt-Position hinaus verhindert wird.

Falls aus irgendeinem Grund der Elektromagnet 24 nicht erregt wird, verdreht die Feder 27 den Hebel 16 im Uhrzeigersinne und verhindert damit, daß die Übertotpunkt-Position aufrechterhalten wird.

Eine weitere Drehung des. Steuerknopjbs 5 ermöglicht über die Nockenfläche 97, die Stange 8o und den Hebel 78 das Schließen des Mikroschalters 77, die Erregung des Elektromagneten 76 und die Bewegung des Gashauptventils 57. Die Scheibe 59 hebt vonihrem Sitz ab,und Gas strömt über die Durchlässe 52 und 53 zu dem Hauptbrenner 4, wo es durch die Pilotbrennerflamme gezündet, wird. Die Position des rohrförmigen Abschnitts 61 ist in Fig. Io nicht in der Ruheposition dargestellt. Die letztere Position des Abschnitts 61 ist so, daß die Endwandung 68 in Kontakt steht mit dem Flansch 62, und der Schlitz 69 geschlossen ist durch den Rohrfortsatz 6o. Demgemäß stellt

409823/0295

die Feder 66 sicher, daß das Hauptventil 58 den Bewegungen des rohrförmigen Abschnitts 61 folgt, obwohl die Verbindungsstange 7o tatsächlich verbunden ist mit der Endwandung 68 und demgemäß mit dem rohreförmigen Abschnitt 61. Dieser Zustand ist in Fig. 4 gezeigt. Wenn Gas zu dem Hauptbrenner , 4 strömt, fällt der Gasdruck, der auf die Membran 28 einwirkt etwas ab, und das Ventil 4o öffnet. Die Membran 28, die zusammenwirkt mit dem Ventil 4o, bewirkt eine Drucküberwachung der Gaszufuhr zum Hauptbrenner.

Wenn das Steuersystem den in Fig. 4 gezeigten Zustand erreicht, ist der Steuerknopf 5 soweit verdreht worden, als erforderlich ist, um den Heizer in Betrieb zu nehmen. Weitere Drehung stellt dann die Ausdehnungsgefäß-Membran-Einheit 84, auf eine bestimmte Temperatur mittels der Nockenfläche -86. Wenn diese voreingestellte Temperatur erreicht wird, wirkt die Membraneinheit 85 über den Hebel 6 3 so, daß das Hauptventil 58 in Richtung seiner Schließstellung versetzt wird, womit die Gasströmung zum Brenner moduliert wird in Übereinstimmung mit der Wassertemperatur. Wenn die voreingestellte Temperatur erreicht wird, wird die Scheibe 59 vollständig zum Aufsitzen gebracht. Während dieser Bewegung des Hauptventils 58 bleibt der rohrförmige Abschnitt 61 stationär, so daß der Schlitz 69 immer größer wird, wenn die Scheibe 59 sich ihrem Sitz nähert. Fig. 5 zeigt diese Position und ebenso Fig. lo.

Wenn nun die Temperatur, welche auf das Ausdehnungsgefäß 84 einwirkt, weiter ansteigt, erfolgt eine Schwenkbewegung (is Hebels 63, doch wird diese aufgenommen durch die Rompression der Feder 64, und es erfolgt keine weitere Bewegung des Hauptventils 58. Wirksam wird jedoch das Glied 85a, das den Hebel 78 betätigt, der seinerseits den Mikroschalter 77 betätigt zur Entregung des Elektromagneten 76, und der Anker 71 führt unter der Wirkung der Feder Io3 den Abschnitt 61 in die Position nach Fig. 6 zurück, in welcher

409823/0295

der Schlitz 69 durch den Rohrfortsatz 60 verschlossen ist. Die Gasströmung zum Hauptbrenner 4 nimmt nun ab. Wenn die Wassertemperatur jetzt abfällt, läuft die Abfolge der beschriebenen Funktionen in umgekehrtem Sinne ab.

Wenn jedoch die Temperatur weiter jansteigt, spricht die Ausdehnungsgefäß-Membran-Einheit 81, 82 an, sobald eine vorgegebene Temperatur erreicht ist, und die Membraneinheit 82 bewirkt eine Drehung des Hebels 83 im Gegenuhrzeigersinn, womit der oben erwähnte Kontaktpunkt über die Mittellinie verschoben wird, welche die Schwenkpunkte 17 und 18 verbindet, so daß die Feder Io das Ventil 9 schließen kann und damit die Gaszufuhr vollständig sowohl zu dem Hauptbrenner als auch zu dem Pilotbrenner 4 bzw. 26 absperrt. Das Schließen des Ventils 9 läßt den Gasdruck über den Membranen 2 8 und 32 abfallen, so daß das Ventil 39 schließt. Nach wenigen Verzögerungssekunden wird der Elektromagnet 2 4 entregt wegen Fehlens einer Flamme an dem Pilotbrenner. Dieser Zustand ist in Fig. 7 gezeigt, die auch einen Fehler in der Kapilarverbindung zwischen Ausdehnungsgefäß 84 und Membraneinheit 85 andeutet, der zu dem Wegfall der Regelung für die Gasströmung zum Hauptbrenner und daraus resultierender Wasserüberhitzung führte. Der Erhitzer kann nun wieder in Betrieb gesetzt werden, nur durch Rücksetzen des Steuerknopfes in die Startposition mit nachfolgender Drehung des Knopfes, wie beschrieben. Wenn der Fehler, der zur überhitzung führte, nicht behoben worden ist, geschieht die gleiche Abfolge, wie gerade erläutert, und wiederum wird der Erhitzer außer Betrieb gesetzt.

Die Steuerung umfaßt einen Verriegelungsaussetzmechanismus, der verhindert, daß ein erneuter Zündversuch gemacht wird, weährend der Elektromagnet 24 noch erregt ist,

409823/0295

was eine Bedingung schaffen würde, in der das Gasventil 9 vollständig offen ist. Wenn der Erhitzer durch Drehen des Knopfes 5 auf "Aus" vollständig abgeschaltet worden ist, wirkt ein Anschlag an der Rückseite des Knopfes zusammen mit der Schubstange 14 derart, daß der Knopf nicht von "Aus" in "Ein"-Stellung gedreht werden kann, während der Elektromagnet noch auf die Wärme von dem Pilotbrenner anspricht und der Verriegelungsmechanismus die Schübstange 14 in der entsprechenden Position hält. Wenn die Temperatur deswärmeempfindlichen Elements 25 fällt, so wird die Schubstange 14 freigegeben und der Fortsatz am Ende fällt in einen Führungsschlitz hinter dem Anschlag, so daß der Knopf wieder in die "Ein"-Position gedreht werden kann»

Wenn während des Betriebes des Erhitzers ein erheblicher Abfall des Gasdruckes eintritt, wie es beispielsweise der Fall sein kann, wenn ©in außenliegender Gashahn betätigt wird, um die Gaszufuhr abzusperren^ so reagiert die Membran 28 durch Verschieben des Ventils 4o in die vollständig offene Position, um so die Gaszufuhr aufrechtzuerhalten, doch wäre eine solche Aktion wirkungslos,und die Feder 37 wird schnell wirksam, um das Unterdruckventil 39 zu schließen. Schließen des Ventils 39 beendet die Gaszufuhr über den Durchlaß 45 zum Pilotbrenner 26. Das Ausfallen der Flamme am Pilotbrenner führt zu Entregung des Elektromagneten 24,änfees? und der Anker 23 wird versetzt unter der Wirkung der Feder 27 und schiebt den Hebel 16 aus der Verriegelungspösitiöh, womit die Feder Io in die Lage versetzt wird, das Ventil 9 zu schließen und damit die Zufuhrt von Gas zum Hauptbrenner abzusperren. Wenn der Gasdruck wiederhergestellt wird, bleibt das Ventil 9 geschlossen, bis ein'erneuter Start eingeleitet worden ist.

Die Modulationssteuerung von dem Ventil 58 her wurde bereits oben erläutert. Eine Variation der Bewegung des

40a823/0295

Hauptventils 58 wird bewirkt durch Änderung der Position des Hebelschwenkpunktes 65 für den Hebel 63. Dies ermöglicht dien Modulationsfaktor konstant zu halten, also die Rate der Änderung des Gasdurchlasses mit der Boilertemperatur für den Bereich von Gasen mit unterschiedlichen Charakteristiken und Heizerdurchsätzen, für die der Erhitzer ausgelegt ist. Zusätzlich ermöglicht die Einstellung der Position des Gehäuses 72 durch die Einstellschraube 73, die Position des rohrförmigen Abschnitts 61 iä.ativ zum Hauptventil 58 zu modifizieren, um so die wirksame Größe des Schlitzes 69 festzulegen, wenn die Komponenten sich in der Position gemäß Fig. Io befinden. Damit ergibt sich eine Steuerung für den maximalen Gasdurchsatz zum Hauptbrenner durch den rohrförmigen Abschnitt 61. Dies ermöglicht, daß die Bypassrate eingestellt werden kann unabhängig von der Bemessung des Erhitzers und von der Einstellung der Schwenkposition.

Die Federvorspannung der Membran 28 durch die Feder 33 istinittels der Einstellschraube 36 einstellbar. Zwischen der Einstellschraube 36 und der Feder 33 befindet sich eine Unterlegscheibe (nicht dargestellt), welche verhindert, daß die Feder verdreht wird, wenn die Einstellschraube gedreht wird, um die Einstellung vorzunehmen. Vorteilhafterweise besitzt die Endwandung 29 die Form eines abnehmbaren Deckels, und der Schwenkpunkt ist, wie oben erwähnt, in dem Deckel ausgebildet. Abtrennen des Gehäuses 6 von dem Krümmer 8 kann ohne weiteres, falls erforderlich, vorgenommen werden, v/eil die Feder Io sicherstellt, daß das Ventil 9 geschlossen bleibt. Die Schubstange 12 wird von der Mündung des Krümmers 8 zurückgezogen, wenn das Gehäuse abgetrennt wird.

Man erkennt, daß das beschriebene Ausführungsbeispiel in einer einzigen Einheit alle Steuerbedingungen, die normalerweise erforderlich sind, erfüllt,und daß, wegen des Vorhandenseins des einzigen Einstellknopfes es für den Benutzer re-

^09823/0295

lativ einfach ist, die richtige Abfolge der Arbeitsgänge durchzuführen, wenn der Erhitzer in Betrieb genommen werden soll. Darüber hinaus umfaßt dieseeinzige Einheit auch den Pilotbr'enner und den The rmoe 1 ement kop f.

- Patentansprüche -

ΙΌ 409823/0 295

Claims

Patentansprüche

1/ Steueranordnung für ein gasbeheiztes Gerät mit einem Gasdurchflußsteuerventil, das ein erstes Ventilglied zur Gasströmungssteuerung von einem Einlaß zu einem Auslaß umfaßt, gekennzeichnet durch ein mit dem ersten Ventilglied über eine Getriebeanordnung derart in Antriebsverbindung stehendes Betätigungselement, daß das Bewegungsübersetzungsverhäb:- nis variabel ist, und durch eine Einrichtung für die Bewegung des ersten Ventilgliedes zwischen einer ersten Position, von der aus eine weitere Bewegung des ersten Ventilgliedes zwecks Einstellung des Gasdurchsatzes vom Einlaß zum Auslaß durch das Betätigungselement bewirkt wird, und einer zweiten Position, in der der Durchsatz gesperrt ist.
2. Steueranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Durchlaß, der Einlaß und Auslaß verbindet, durch ein zweites Ventilglied zur Steuerung des Durchsatzes durch diesen Durchlaß, und durch eine Einrichtung zur Einstellung des wirksamen Durchlaßquerschnitts oder eines Teils desselben zwecks Steuerung des maximalen Durchsatzes durch den Durchlaß.
3. Steueranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß durch das erste Ventilglied verläuft und die Querschnittseinstelleinrichtung auf diesem angeordnet ist.
4. Steueranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventilglied einen Ventilkörper mit zugeordnetem Ventilsitz umfaßt, wobei der Durchsatz vom Einlaß zum Auslaß unterbrochen ist, wenn der Ventilkörper auf dem Ventilsitz aufsitzt.

A0y823/0295
5. Steueranordnung nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebeanordnung einen Schwenkhebel umfaßt, der das Betätigungselement mit dem ersten Ventilglied verbindet und dessen Schwenkpunkt längs- mindestens eines Abschnitts des Schwenkhebels versetzbar ist.
6. Steueranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel nachgiebig mit dem Ventilglied derart verbunden ist, daß eine Schwenkbewegung des Hebels,nachdem das Ventil zum Aufsitzen auf seinem Sitz gekommen ist, entgegen der von der nachgieibigen Verbindung entwickelten Kraft erfolgt.
7. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied einen rohrförmigen Fortsatz umfaßt, welcher den Durchlaß bildet, und daß die Querschnittseinstelleinrichtung ein axial relativ zu dem rohrförmigen Fortsatz bewegliches Rohr umfaßt für die Änderung des Gasdurchsatzes durch den Durchlaß.
8. Steueranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr an einem Ende offen und am anderen geschlossen ist sowie nahe dem geschlossenen Ende einen Schlitz aufweist, der sich um einen Teil des Rohrumfanges erstreckt und mehr oder weniger abdeckbar ist durch die Axialbewegung des Rohres relativ zu dem rohrförmigen Fortsatz.
9. Steueranordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilgliedbewegungseinrichtung einen Eüäctromagneten umfaßt, dessen Anker in Wirkverbindung mit dem geschlossenen Rohrende steht, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Bewegung des ersten Ventilgliedes auch eine Bewegung des zweiten Ventilgliedes mit sich bringt.

Λ09823/0295
10. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1- 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein Teil einer thermisch ansprechenden Einrichtung ist.
11. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 - Io, gekennzeichnet durch ein drittes Ventilglied für die Steuerung der Gasströmung zu dem Einlaß, durch ein Betätigungsglied für die Betätigung des dritten Ventilgliedes entgegen der Wirkung einer Rückstelleinrichtung durch einen Mechanismus für das Halten des dritten Ventilgliedes in der betätigten Position entgegen der Wirkung der Rückstelleinrichtung, und durch eine Entsperreinrichtung für den Mechanismus.
12. Steueranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mechanismus einen TotpunktgestängeanOrdnung umfaßt mit ersten und zweiten Hebels, von denen einer drehbar auf dem Betätigungsglied gelagert ist und nachgiebig vorgespannt ist in Eingriff mit dem anderen Hebel.
13. Steueranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Hebel zusammenwirkende Flächenabschnitte aufweisen mit einem Sockel auf einem der Hebel zur Aufnahme eines abgerundeten Endes des anderen Hebels.
14. Steueranordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Entsperreinrichtung einen Elektromagneten umfaßt mit einem Anker, der unter Federvorspannung in Eingriffsverbindung sieht mit einem der ersten und zweiten Hebel zum Verhindern des Kippens des Mechanismus über den Totpunkt, um so das dritte Ventilglied in Betätigungsstellung zu halten, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei Erregung des Elektromagneten und angezogenem Anker dieser außer Eingriff mit dem betreffenden Hebel gehalten ist.

4(jy823/0295

ta
15. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 12 - 14, gekennzeichnet durch eine zweite Entsperreinrichtung für den Mechanismus.
16. Steueranordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Entsperreinrichtung einen weiteren Schwenkhebiel umfaßt, der so angeordnet ist, daß er das Gestänge über den Totpunkt bewegt, wenn die zweite Einrichtung den Mechanismus entsperren soll. .
17. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 11 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventilglied ein Flammenausfallventil ist, und der Elektromagnet erregbar ist mittels auf das Vorhandensein der Flamme ansprechender Mittel, wobei bei Flammenausfall der Elektromagnet entregt ist.
18. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1-17, gekennzeichnet durch eine Handsteuereinrichtung für die Betätigung der Anordnung zur Bewegung des ersten Ventilgliedes.
19. Steueranordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Handsteuereinrichtung auch für die Steuerung des Ventilbetätigungsgliedes nach Anspruch Io ausgebildet ist.
20. Steueranordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Handsteuereinrichtung auch für die Betätigung eines Ventils zur SteuerungVäer Gasströmung zu einem Pilotbrenner und zur Betätigung einer Zündeinrichtung für aus dem Pilotbrenner austretendes Gas ausgebildet ist.
21. Steueranordnung nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung einen hochspannungsgenerator umfaßt und der Pilotbrenner einen eine Funkenelektrode umfassenden Körper aufweist, und daß die Elektrode elektrishch mit dem Hochspannungsausgang des Generators verbunden ist.

409823/029S *"
22. Steueranordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotbrennerkörper mindestens teilweise aus elektrisch leitendem Material besteht, und daß die Funkenelektrode ein Abschnitt dieses Teils ist oder auf diesem befestigt ist.

«23/0295