DE2649665A1

DE2649665A1 - Langsam oeffnendes gasventil

Info

Publication number: DE2649665A1
Application number: DE19762649665
Authority: DE
Inventors: Russell B Matthews
Original assignee: Johnson Controls Inc
Current assignee: Johnson Controls Inc
Priority date: 1975-11-10
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-12
Also published as: US4087231A; CA1044130A; GB1530310A; JPS5259329A; NL7610247A; US4044794A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. 2 D 4 " D D O

t=. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

"S * 28. Oktober 1976 Johnson Controls, Inc.
507 East Michigan Street
Milwaukee, Wisconsin 53201 /V.St.A.

Unser Zeichen: J 625

Langsam öffnendes Gasventil

Die Erfindung betrifft ein langsam öffnendes Durchlaßventil für Fluide, und zwar insbesondere ein Steuerventil dieser Art mit zusätzlichen Ventilgliedern und einer Steuervorrichtung, welche eine langsame Öffnung des Ventils bewirkt.

Bei Heizsystemen mit Zündflammenzündung wird bei Auftreten eines Wärmebedarfes ein Zündflammenventil betätigt, welches Zündgas einem Zündungsauslaß zur Zündung zuführt, um so die Zündfla:nme zu erzeugen. Wenn die ordnungsgemäße Ausbildung der Zündflamme verifiziert ist, wird ein Hauptgasventil betätigt, welches Gas einer Hauptbrennvorrichtung zuführt, die in einer Brennkammer eines Ofens angeordnet ist, so daß die Zündflamme das Hauptgas entzündet.

In der Heizgeräteindustrie besteht eine Tendenz dahin, Öfen mit kleinen Brennkammern zu bauen. Wenn dabei die Zündflamme verifiziert ist und das Hauptgasventil zur Zuführung von Gas zum Hauptbrenner unter Strom gesetzt wird, so öffnet das Hauptgasventil schnell und wird Gas mit Maximaldruck dem Hauptbrenner zugeführt. Bei Öfen mit kleinen Brennkammern kann dadurch eine kleine Explosion entstehen oder können die Gasflammen aus

709819/07

der Brennkammer herausschlagen, was mit starker Geräuschentwicklung verbunden ist. Vom Standpunkt des Benutzers aus ist eine solche Lärmbelästigung unerwünscht. Daher wäre es von Vorteil, wenn ein Gasventil zur Verfugung stünde, welches die Gasströmung zum Hauptbrenner vor der Zündung so steuert, daß bei der Betätigung des Hauptgasventiles das Gas zur Zündung unter einem niedrigen Druck dem Hauptbrenner zugeführt wird, während der Druck des dem Hauptbrenner zugeführten Gases anschließend allmählich auf den Systemdruck erhöht wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist mithin die Schaffung eines langsam öffnenden Gasventiles, welches bei Betätigung zunächst einen niedrigen Anfangsdruck an seinem Auslaß erzeugt und diesen Auslaßdruck allmählich erhöht, bis der Systemdruck erreicht ist. Hierzu soll ein Pluidsteuerventil mit zwei zusätzlichen Ventilgliedern geschaffen werden, die einzeln nacheinander zur Steuerung der Fluidströmung vom Einlaß zum Auslaß des Ventiles betätigbar sind. Weiterhin soll das Ventil die Fluidströmung vom Einlaß zum Auslaß des Ventiles automatisch einstellen. Insbesondere soll auch ein Gasventil zur Verwendung in einem automatischen Brennstoffzündsystem geschaffen werden, mit dem einer Brennkammer Gas zugeführt wird und welches den Zündungslärm und das Herausschlagen der Gasflamme aus der Brennkammer bei der Zündung des Gases vermeidet oder vermindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Fluidsteuerventil mit zwei zusätzlichen Ventilgliedern geschaffen, die in einem Bereich des Hauptgehäuses des Ventiles angeordnet sind und die Gasströmung durch einen Kanal hindurch steuern, der den Einlaß mit dem Auslaß des Ventiles verbindet. Die beiden zusätzlichen Ventileinrichtungen weisen ein erstes, im Bereich der Einlaßöffnung des Ventiles angeordnetes Ventilglied auf, welches die Einlaßöffnung des Ventiles Öffnet und schließt, und ein zweites im Bereich der Auslaßöffnung angeordnetes Ven-

709819/0752

. /I/l -

tilglied auf, welches die Auslaßöffnung öffnet und schließt. Das Ventil weist weiterhin einen Druckregulator auf, der in dem Kanal zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung des Ventiles angeordnet ist und die Strömung des Fluids von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung einstellt. Wenn das erste Ventilglied im Sinne einer Öffnung der Einlaßöffnung des Ventiles betätigt wird, so wird der Auslaßöffnung des Ventiles über den Druckregulator Fluid zugeführt. Bei Betätigung des zweiten Ventilgliedes wird die Auslaßöffnung des Ventiles geöffnet, so daß das Fluid mit geringem Druck über die Auslaßöffnung dem Auslaß des Ventiles zugeführt wird. Der Druckregulator spricht auf die Betätigung des zweiten Ventilgliedes derart an, daß allmählich die Fluidströmung zur Auslaßöffnung und damit zum Auslaß des Ventiles erhöht wird, bis der Auslaßdruck dem Einlaßdruck entspricht. Danach arbeitet der Druckregulator kontinuierlich zur Einstellung der Fluidströmung durch das Ventil im Sinne einer Kompensation eines Anstieges ode-"¹ eines Abfalles des Einlaßdruckes weiter, so daß am Auslaß des Ventiles eine im wesentlichen konstante Strömungsgeschwindigkeit erzielt ist.

Das Fluidsteuerventil wird nachfolgend in seiner Anwendung in einem Heizsystem näher erläutert, wobei die Zufuhr von }??ennstoff zu einem Zündbrenner und einem Hauptbrenner des ./r fernes gesteuert werden soll. In einem derartigen Anwendungsfall dient die erste Ventileinrichtung zur gesteuerten Zufuhr von Brennstoff zum Zündbrenner; wenn der dem Zündbrenner zugeführte Brennstoff gezündet hat und dies verifiziert ist, wird die zweite Ventileinrichtung zur Zuführung von Brennstoff zum Hauptbrenner betätigt, und zwar zunächst mit geringem Druck,· um eine Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner unter geringem Druck zu bewerkstelligen, so daß der Brennstoff weich zünden kann. Der Druckregulator spricht auf die Betätigung des zweiten Ventiles im Sinne einer allmählichen Erhöhung, des Druckes des dem Hauptbrenner zugeführten Brennstoffes an, bis der Systemdruck erreicht ist. Das langsam öff-

709819/07S2

nende Ventil minimiert daher den Zündungslärm am Hauptbrenner und ein Herausschlagen oder Herauszüngeln der Flamme aus der Brennkammer.

Der Brennstoff für den Hauptbrenner fließt durch beide Öffnungen, um eine Mehrfachsteuerung zu erzielen. Wenn somit die " erste Ventileinrichtung stromlos gemacht oder außer Betrieb gesetzt wird, um die Brennstoffzufuhr zum Zündbrenner zu unterbrechen, so wird auch die Brennstoffzufuhr zum Hauptbrenner unterbrochen. - ■

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.
Es zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Gasventil,

Fig. 2 einen "Schnitt gemäß Linie 2-2 in Fig.1 und Fig. 3 einen Teilschnitt gemäß Linie 3-3 in Fig. 1.

Fig. 2 ist ein Teilschnitt gemäß Schnittlinie 2-2 in Fig. 1 durch ein erfindungsgemäßes Brennstoffsteuerventil 10. Das Ventil 10 weist ein Gehäuse 11 mit einem Hauptkörper 12 auf, der in der Zeichnung links einen Einlaß 14 und rechts einen Auslaß 16 besitzt. Zusätzliche oder mehrfach steuernde Ventileinrichtungen 18 und 20 und eine Druckreguliervorrichtung 22, die im Inneren des Gehäuses 11 angeordnet sind, steuern die Brennstoffströmung durch das Ventil 10 vom Einlaß·.14 zum Auslaß 16.

Das Ventil 10 wird nachfolgend beispielhaft in seiner Amvendung in einem automatischen Brennstoffzündsystem mit Zündflammenzündung veranschaulicht und dient dort zur Zuführung von gasförmigem Brennstoff zu einem nicht näher dargestellten Zündbrenner und einem ebenfalls nicht näher dargestellten

709819/0752

Hauptbrenner des Systems· Die Ventileinrichtung 18, die in der Nachbarschaft des Einlasses 14 des Ventils angeordnet ist, steuert die Brennstoffströmung zum Zündbrenner, während die Ventileinrichtung 20, die in der Nachbarschaft des Auslasses des Ventiles 10 angeordnet ist, die Brennstoffströmung zum Hauptbrenner steuert. Die Zünd- oder Einlaßventileinrichtung weist einen Ventilteller 25 auf, der bei Erregung einer Zündflammenspule 15, die in Pig. 2 mit gestrichelten Linien veranschaulicht ist, vom Dichtsitz 40 abgehoben wird, so daß zum Einlaß 14 von einem Gasspeicher gefördertes Gas durch die Einlaßöffnung 24 und einen Kanal 13 in der Innenwand 38 des Hauptkörpers 12 des Ventiles zum Zündbrenner strömen kann»

Nach der Betätigung des Zündflammenventiles 18 wird ein Regulierventil 26 der Reguliereinrichtung 22 betätigt, welches einen Regulierzapfen 28 aufweist, der an einer Druckmembran abgestüzt ist. Durch die Betätigung des Regulierventiles 26 wird die Gasströmung durch eine Regulieröffnung 59 in eine Zwischenkammer 29 gesteuert, welche als Einlaß zur Hauptgasoder Auslaßventilanordnung 20 dient.

Die Hauptventilanordnung 20 weist eine Ventilscheibe 30 auf, die bei Erregung einer Hauptventilspule 17 von ihrem Dichtsitz 31 abgehoben wird; die Spule 17 ist in Fig. 2 gestrichelt veranschaulicht. Eeim Abheben der Ventilscheibe 30 von dem Dichtsitz 31 wird eine Gasströmung von der Zwischenkammer zur Auslaßöffnung 32 und damit zum Auslaß 16 des. Ventiles ermöglicht. Der Auslaß 16 des Ventiles 10 ist an den Hauptbrenner angeschlossen.

Die Reguliereinrichtung 22 weist weiterhin eine Steuerventilanordnung 27 auf, mit einem Ventilscheibenglied 28 an einer Membran 76, welche den Auslaßdruck des Ventiles dadurch einstellt, daß ein Referenzdruck für die Druckmembran 52 des Regulierventiles 26 in Abhängigkeit von der Einstellung einer

7Q9819/0752

von Hand betätigbaren Federeinrichtung 100 erzeugt wird. Die Federeinrichtung 100 weist eine Druckfeder 101 und einen Hebelarm 102 auf, welche eine Druckbelastung auf die Membran ausüben, derart, daß der Ventilteller 88 in seine Schließstellung an einer Öffnung 86 angedrückt wird. Die Federanordnung 100 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Das Steuerventil 27 dient bei geöffnetem Hauptventil 20 zur Steuerung des Betriebs— des Regulierventiles 26 derart, daß zunächst der Auslaßöffnung 32 Gas mit geringem Druck zugeführt wird, und daß der Auslaßdruck des Gases allmählich auf den gewünschten Druck angehoben wird, wie er durch die Kraft der Federeinrichtung bestimmt ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Zündflammenspule und die Hauptventilspule 17 in entsprechenden Gehäusen 42 und 43 angeordnet, die auf dem oberen Bereich des Hauptventilkörpers 12 nebeneinander angeordnet sind und über Leitungen 44 und 45 mit einem geeigneten, nicht näher dargestellten Steuerkreis verbunden sind, der die Zündflammenspule 15 erregt, um das Zündflammenventil 18 zu betätigen, so daß Gas dem Zündbrenner zur Zündung und zur Erzeugung einer Zündflamme zugeführt wird. Wenn das Zündgas gezündet hat und die Zündflamme als ordnungsgmäß rückgemeldet ist, betätigt der Steuerkreis die Hauptgasspule 17 zur Betätigung des Hauptgasventiles 20 im Sinne einer Zufuhr von Brennstoff zum Hauptbrenner, wobei dieser Brennstoff durch die Zündflamme gezündet wird.

Wie im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Hauptkörper 12 des Ventilgehäuses 11 eine mit Gewinde versehenen Einlaßabschnitt 33 auf, der den Anschluß an eine Gasquelle erleichtert, und eine mit Gewinde versehenen Auslaßabschnitt zur Erleichterung des Anschlusses des Hauptbrenners. Eine zylindrische vertikale Innenwand 38 und ein horizontaler Wandabschnitt 39 des Hauptkörpers 12 bilden eine Kammer 37 und eine sich nach oben erstreckende Messerkante 40 der vertikalen

709819/0752

Wand 38 bildet eine kreisförmige Öffnung, welche eine Einlaßöffnung 24 am oberen Ende der Kammer 37 begrenzt. Der Ventilteller 25 des Zündflammenventiles 18 dient zur Öffnung des Ventileinlasses 14 zur Einlaßöffnung 24 über den Kanal 48 hin. Der Ventilteller 25 ist an einem Plunger 41 gelagert und wird bei Erregung der Zündflammenspule 15, die im Gehäuse 42, das in Fig. 2 teilweise weggeschnitten dargestellt ist, gelagert ist, von der Öffnung 24 abgehoben. Das Gehäuse 42 ist durch geeignete Schrauben 47 an der Oberseite des Gehäusekörpers befestigt. Eine Flachdichtung 49 zwischen dem Gehäuse 42 und dem Hauptkörper 12 bildet eine Fluiddichtung zwischen dem Gehäuse 42 und dem Ventilkörper 12. Ein geeignetes Federelement wie etwa eine Druckfeder 21 drückt den Ventilteller 25 normalerweise in Anlage an den Dichtsitz 40, so daß das Ventil normalerweise geschlossen ist, wenn die Magnetspule 15 aberregt ist.

Der Kanal 13, der als Zündgasauslaß dient, erstreckt sich durch die Innenwand 38 des Hauptkörpers 12 zur Außenseite des Gehäuses 11 zu einer Druckkupplung 23 (vgl. Fig. 1) welche einen Anschluß des Zündbrenners an eine nicht näher dargestellte geeignete Gasleitung gestattet. Der Zündgasauslaß ist zwischen dem Ventilsitz 40 und der Regulieröffnung 59 herausgeführt, um zu verhindern, daß die Zündflamme bei der Öffnung der Hauptgasöffnung 32 ausgesaugt wird.

Das Ventilgehäuse 11 weist weiterhin einen Regulierkörperabschnitt 46 und einen zugeordneten Deckabschnitt 90 auf, die mittels Schrauben 50 am Hauptkörper 12 festgelegt sind. Eine mit Ausnehmungen versehene horizontale Wand 72 des Regulierkörperteiles 46 und die untere Oberfläche 61 der horizontalen Wand 39 des Hauptkörpers 12 bilden eine mittlere Ausnehmung für das Gehäuse 11, in der die Regulierventilanordnung 26 angeordnet ist.

Die Regulierventilanordnung 26 weist eine Druckmembran 52 und

709819/0752

einen Regulierstummel 28 auf, der durch die Membran 52 abgestützt ist, und dient zur Öffnung und zur Schließung einer Regulieröffnung 59, die durch eine abgeschrägte Öffnung in der horizontalen Wand 39 des Hauptkörpers 12 begrenzt ist» Die Membran 52 weist einen Rand 53 auf, der zwischen dem unteren Rand 60 der Außenwand des Hauptkörpers 12 und dem oberen Rand 63 der Außenwand 65 des Reguliergehäuses 46 gestreckt eingeschlossen ist, um so die mittlere Öffnung 57 in eine obere Kammer 56 und eine untere Kammer 58 zu unterteilen. Die Membran ist zwischen dem Hauptkörper 12 und dem Regulierteil 46 durch Schrauben 50 verspannt, welche sich durch Öffnungen im Umfangsrand 53 der Membran 52 erstrecken. Nicht näher dargestellte Dichtmittel wie Plachdichtungen können an den gegenüberliegenden Rändern der Membran 52 vorgesehen sein, um so eine Fluiddichtung zu bilden.

Ein Schaft 67 des Regulierstummeis oder Regulierkopfes 28 erstreckt sich durch die Öffnung 59 und lagert ein Schließglied 28* an einem Ende» welches zum Abschluß der Regulieröffnung in die Öffnung 59 einsetzbar ist. Das untere Ende des Schaftes 67- ist durch geeignete Lagermittel an der Membran 52 befestigt, die beispielsweise einen mit Außengewinde versehenen Zapfenteil 68 des Schaftes 67 aufweisen kann, der sich durch geeignete Öffnungen in der Membran 52-und einer Versteifungsplatte 55 erstreckt, welche oberhalb der Membran liegt. Die Membran 52 und die Versteifungsplatte 55 sind zwischen einem Flansch 71 des Stummels 28 und einer Mutter 73 eingespannt, welche auf den Gewindeabschnitt 68 aufgeschraubt ist. Die Verstärkungs- oder Stützplatte dient zur Aussteifung der Membran 52 und definiert darüberhinaus die wirksame Fläche der Membran 52, wie dies an sich allgemein bekannt ist. Eine Druckfeder 70, die zwischen der unteren Oberfläche 61 der horizontalen Wand 39 und der oberen Oberfläche 75 der Aussteifungsplatte 55 angeordnet ist, drückt den Regulierstummel in eine Schließstellung am Dichtsitz 59.

Zur Ermöglichung einer Öffnungsbewegung des Regulierstummeis

709819/0752

oder Regulierzapfens 28 im Sinne eines Abhebens von der Regulieröffnung 59, ist in der am besten aus Fig. 3 ersichtlichen Weise ein Kanal 120 in der Außenwand des Hauptkörpers 12 vorgesehen! welcher eine Gasströmung von der Einlaßöffnung 24 zur unteren Kammer 58 der zentralen Öffnung 57 ermöglicht, wenn das Zündflammenventil 18 betätigt wird. Ein Kugel-Rückschlagventil 122 mit einer Schließkugel 123 ist in einem erweiterten Abschnitt 124 des Kanales 120 vorgesehen und gestattet eine begrenzte Gasströmung an der Schließkugel 123 vorbei in die Kammer 58, wodurch die Öffnungsgeschwindigkeit des Regulierzapfens 28 gesteuert wird. Bei Aberregung der Zündflammenspule 15, wodurch das Zündflammenventil 18 schließen kann, dient das Kugel-Rückschlagventil 122 zum schnellen Ablassen von in der Kammer 58 enthaltenem Gas in die Kammer 37, wenn die Schließkugel 123 die öffnung 126 passiert hat, so daß das Gas durch den Kanal 1 3 .fließen kann und so den Druck in der Kammer 58 vermindert und es dem Regulierstummel 28 gestattet, in seine Schließstellung an der Regulieröffnung 59 zu gelangen. Die untere Oberfläche der horizontalen Wand 72 des Körperteiles 46 und das Abdeckglied 90 bilden eine untere Ausnehmung 74, welche die Steuerventilanordnung 27 enthält. Eine Druckmembran 76 erstreckt sich in der Ausnehmung 74 und teilt diese in eine Kammer 78 sowie eine Kammer 80.

Die Membran 76 ist mit ihrem Umfangsrand 77 zwischen dem Körperteil 46 und der Abdeckung 90 eingeklemmt. Geeignete Flachdichtungen können zwischen den oberen und unteren Seiten des Umfangsrandes der Membran 76 vorgesehen sein, um eine Fluiddichtung zwischen der Abdeckung 90 und dem Körperteil 46 zu erzielen.

Wie sich insbesondere aus Fig. 3 ergibt, weist der horizontale Wandabschnitt 72 eine mittlere öffnung 82 mit einer sich nach unten erstreckenden Messerkante- 84 auf, welche eine Steueröffnung 86 begrenzt. Der Ventilteller 88, der an der Membran gelagert ist, dient zur Öffnung und zur Schließung der öffnung i

709819/0752

Der Ventilteller 88 ist an der Membran 76 durch eine mit Gewinde versehene Schubstange 92 und eine Mutter 94 festgelegt. Eine Stützplatte 96 ist zwischen der Mutter 92 und der Membran 76 eingesetzt. Der Ventilteller 88 ist mittels einer Betätigungsfederanordnung 100 in seine Schließstellung gedrückt, die auch zur Steuerung der auf die Membran 76 wirkenden Kraft dient. Die Federanordnung 100 v/eist einen Hebelarm 102 auf, welcher sich im wesentlichen horizontal in der unteren Kammer 80 erstreckt, und eine Einstellvorrichtung- ■■ auf, welche eine Druckfeder 101 besitzt, die eine Kraft auf ein Ende 106 des Hebelarmes 102 ausübt, welche über die Schwenklagerung 107 dem anderen Ende 109 des Hebelarmes 102 mitgeteilt v/ird. Das Ende 109 des Hebelarmes 102 weist eine Auswölbung 108 auf, welche das untere Ende 110 der Gewindestange 92 aufnimmt. Die Feder 101 ist in einer Kammer 111 in einer Verlängerung des Abdeckteiles 90 vorgesehen und zwischen dem unteren Rand 112 einer Einstellschraube 103 und dem Ende des Hebelarmes 102 eingeklemmt. Die Einstellschraube 113» die eine Gewindeöffnung der Kammer 111 durchsetzt, ist zur Änderung der auf den Ventilteller 88 wirkenden Kraft und somit zur Änderung des für die Öffnung der Öffnung 86 erforderlichen Druckes einstellbar.

Wie wiederum insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist bei der Hauptventilanordnung 20 eine sich vertikal erstreckende Innenwand 115 des Gehäusekörpers 12 sich kreisförmig erstreckende Vorsprünge auf, welche eine Messerkante 31 bilden, die ihrerseits eine Auslaßöffnung 32 begrenzt. Der Ventilteller 30, der normalerweise mittels der Druckfeder 117 in eine Schließstellung gedrückt wird, ist mit einem Ventilschaft 36 verbunden, der sich in das Innere der Hauptventilspule 17 erstreckt, die wiederum im Inneren des Gehäuses 42 liegt. Das Gehäuse 43 ist mittels Schrauben 118 und einer Flachdichtung gegen das Ventilgehäuse 11 festgelegt, wobei die Flachdichtung 119 eine Fluiddichtung bildet. Die Magnetspule 17 dient zur Erzeugung einer Vertikalbewegung des Schaftes 36 im Sinne

709819/0752

eines Abhebens des Ventiltellers 30 von der Auslaßöffnung 32, so daß Gas aus der Zwischenkammer 29 über die Auslaßöffnung zum Auslaß 16 des Ventiles 10 strömen kann.

Ein Kanal 128 erstreckt sich durch den Hauptkörperteil 12 und den Regulierkörperteil 46 vom Auslaß 32 in die Kammer 78, um Steuerdruck der Membran 76 zuzuführen,wenn das Ventil 20 betätigt wird, so daß die Steueröffnung 86 zur Änderung des Druckes in der unteren Kammer 58 unterhalb der Membran 52 der Regulierventilanordnung 26 geöffnet werden kann. Dementsprechend führt ein Anstieg des Auslaßdruckes im Vergleich zu dem durch die Feder 101 erzeugten Druck zu einem Abfall des Druckes in der Kammer 58, was zu einer Abwärtsbewegung der Membran 52 und des Regulierstummels 28 führt, wodurch die Gasströmung durch die Auslaßöffnung 32 vermindert wird. Umgekehrt führt ein Anstieg des Auslaßdruckes zu einer Erhöhung des Druckes in der Kammer 58, so daß der Regulierstummel 28 nach-oben bewegt wird und die Strömung durch die Auslaßöffnung 32 hindurch vergrößert wird.

Wenn im Betrieb Wärme benötigt wird, wie dies etwa durch einen Thermostaten festgestellt wird, so wird die Zündflammenspule 15 erregt, so daß der Ventilteller 25 vom Dichtsitz abgehoben wird und Gas, welches von einer Gasquelle aus dem Einlaß 14 zugeführt wird, durch die Einlaßöffnung 24 in die Kammer 37 und durch den Kanal 13 hindurch zum Zündbrenner strömen kann_? so daß dieses Zündgas gezündet und die Zündflamme erzeugt werden kann.

Das Gas fließt auch am Rückschlagventil 122 vorbei durch den Kanal 120 in die Kammer 58 unterhalb der Membran 52. Da das Hauptgasventil geschlossen ist, ist die Kammer 56 oberhalb der Membran 52 abgeschlossen, so daß die- Gasströmung durch die Einlaßöffnung 24 und den Kanal 120 einen Druck in der Kammer 58 erzeugt, welcher die Membran 52 im Sinne einer Bewegung des Regulierstummels 28 in sehr geringem Umfange vertikal

709819/0752

von der Regulieröffnung 59 weg betätigt und eine kleine Menge .von Gas in die Kammer 56 oberhalb der Membran 52 einfließen kann. Der Druck oberhalb der Membran 52 gleicht sich demjenigen unterhalb der Membran 52 an, solange das Hauptgasventil geschlossen ist.

Wenn die Zündflamme erzeugt ist, so wird die Hauptventilspule 17 erregt und der Ventilteller 30 von dem Dichtsitz 31 abgehoben, so daß Gas durch die Auslaßöffnung 32 zum Hauptbrenner strömen kann. Wenn das Hauptgasventil 20 arbeitet, so fällt der Druck in der Kammer 56 oberhalb der Membran 52 ab, wenn Gas aus der Kammer 56 durch die Auslaßöffnung 32 zum Auslaß des Gasventiles 10 abströmt. Entsprechend erhöht eine Gasströmung am Rückschlagventil 122 vorbei in die Kammer 58 hinein den Druck in der Kammer 58, so daß die Membran 52 den Regulierstummel 58 weiter von der Regulieröffnung 59 abhebt und die Gasströmung durch die Hauptventilöffnung 32 zum Auslaß 16 des Ventiles 10 erhöht wird.

Das Kugel-Rückschlagventil 122 begrenzt die Gasströmung an der Schließkugel 123 vorbei in den Kanal 120 und in die Kammer 58, wodurch die Öffnungsgeschwindigkeit des Regulierstummels 28 und der Gasströmung zum Hauptbrenner gesteuert wird. Die Zeitspanne, welche das Regulierventil 26 zur Erzielung einer solchen Öffnung benötigt, daß der Systemdruck am Auslaß 16 des Gasventiles 10 vorliegt, kann beispielsweise annähernd 8 Sekunden betragen.

Der Hauptbrenner zündet somit weich und ohne Schlagen der Flamme beim anfänglichen niedrigen Druck, wobei die Strömung zunimmt, wenn der Regulierstummel 28 sich von der Regulieröffnung 59 wegbewegt. Der Abstand, über den sich der Regulierstummel von der Regulieröffnung 59 wegbewegt, ist eine Punktion des Druckes in der Kammer 58 unterhalb der Membran 52. Der Druck in der Kammer 58 wiederum ist durch das Steuerventil 27 gesteuert und ist eine Punktion der Federeinrichtung 100,

709819/0752

welche die Membran 76 zur Steuerung der Position des Steuerventiltellers 88 an der Steueröffnung 86 federbelastet.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, fließt Gas durch den Kanal zur Kanuner 78, die oberhalb der Membran 76 liegt, wenn der Ventilteller 30 des Hauptgasventiles von der Auslaßöffnung abgehoben ist, so daß der Druck in der Kammer 78 steigt und die Membran 76 nach unten bewegt wird, wodurch weiterhin das Ventil 88 von der Öffnung 86 soweit abgehoben wird, daß Gas aus der Kammer 58 nach Art einer Leckströmung abgelassen wird und der Druck in der Kammer 58 abfällt, so daß die Stellung des Regulierstummels 28 im Sinne einer Aufrechterhaltung des Auslaßdruckes auf einen gewünschten V7ert gesteuert wird, wie dieser durch die Kraft der Federeinrichtung 100 vorbestimmt ist. Die Regulierfunktion. hält an, bis der Auslaßdruck dem gewünschten Druck, in der Regel dem Einlaßdruck, entspricht.

Wenn der gewünschte Auslaßdruck am Auslaß 16 des Ventiles erreicht ist, so erfolgt die Regulierung in der anschließend geschilderten Weise. Wenn der Einlaßdruck ansteigt, so ergibt sich gegebenenfalls ein entsprechender Druck am Auslaß 16, so daß die durch den Kanal 128 in die Kammer 58 strömende Gasmenge erhöht wird.- Entsprechend wird die Membran 76 nach unten bewegt, bewegt dabei die Ventilscheibe 88 von der Öffnung 86 weg, so daß der Druck in der Kammer 58 abfällt und der Regulierstummel 28 nach unten in eine die Strömung behindernde Stellung gegenüber der Regulieröffnung 58 bewegt wird, so daß der Anstieg des Einlaßdruckes hierdurch kompensiert wird.

Entsprechend führt ein Abfall des Einlaßdruckes zu einem Abfall in der durch den Kanal 128 in die Kammer 78 strömende Gasmenge, so daß die Membran 76 den Ventilteller 88 in eine die Strömung behindernde Stellung gegenüber der Öffnung 86 bewegen kann, gerade genug, um einen Anstieg des· Druckes in der Kammer 58 zur Einstellung des Regulierstummels 28 in einem größeren Abstand von der Regulieröffnung 59 zu erhöhen, wodurch

709819/0752

die Gasströmung durch die Regulieröffnung 59 erhöht wird und die aufgetretene Änderung des Eingangsdruckes kompensiert.

Wie weiter oben bereits erläutert ist, fließt das Gas für den Hauptbrenner durch die Zündflammenöffnung 24 und die Hauptöffnung 32, so daß eine Mehrfachsteuerung erzielt ist. Stets also dann, wenn das Zündflammenventil 18 geschlossen ist, ist auch die Gasversorgung des Hauptventiles und damit des Hauptbrenners unterbrochen. Stets dann, wenn das Zündflammenventil 18 die Einlaßöffnung 24 abschließt, läßt das Kugel-Rückschlagventil 122 Gas aus der Kammer 58 schnell in den Zündflammenauslaß 73 ab, so daß der Druck in der Kammer 58 abfällt und der Regulierstummel 28 zur Schließung der Regulieröffnung nach unten bewegt wird.

Bei einer schnellen Rückführung des Thermostaten, der die Erregung der Zündflammenspule 15 steuert, wird somit die Regulieröffnung 59 abgeschlossen, um eine langsame Öffnung des Ventiles 10 zu ermöglichen, welche die Zündung des Hauptbrenners in der nächsten Brennperiode ermöglicht, und zwar mit einem Minimum an Zündungslärm und ohne schlagende Flammen.

Wenn somit die Zündflamme erzeugt und ihre ordgemäße Ausbildung rückgemeldet ist, so kann das Ventil 10 zunächst zur Zuführung von Gas zum Hauptbrenner mit einem geringen Druck bei der Betätigung des Hauptgasventiles 20 betätigt werden, wobei die Reguliereinrichtung 22 des Ventiles 10 einen allmählichen Anstieg des Druckes am Auslaß 16 des Ventiles 10 herbeiführt, wenn das Ventil 10 betätigt worden ist.

Das Ventil 10 kann weiterhin auch in unmittelba3?en Zündsystemen verwendet werden, bei denen keine Zündflamme od. dgl. vorgesehen ist. In einem solchen Fall führt das Ventil 10 dem Hauptbrenner bei seiner Öffnung zunächst niedrigen Anfangsdruck zu.

709819/0752

Claims

Ansprüche

Fluid-Steuerventil mit einem Gehäuse, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper mit einem den Einlaß mit dem Auslaß des Ventils verbindenden zentralen Kanal und mit zwei im Hauptkörper ausgeformten Öffnungen zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Ventils, durch ein erstes Ventilglied zum Öffnen und Schließen der ersten Öffnung, durch ein zweites Ventilglied zum Öffnen und Schließen der zweiten Öffnung und durch eine Regulier einrichtung zwischen der ersten Öffnung und der zweiten öffnung, die zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit von der ersten Öffnung zum Einlaß der zweiten Öffnung auf die Strömung durch die erste Öffnung anspricht, wobei bei Betätigung des ersten Ventilgliedes die erste Öffnung zur Ermöglichung einer Zuführung von Fliiid mit einem ersten Druck über die Reguliereinrichtung zur zweiten öffnung offenbar ist, wobei das zweite Ventilglied im Sinne der Öffnung der zweiten Öffnung zur Ermöglichung einer Strömung des dem Einlaß der zweiten Öffnung zugeführten Fluides zum Auslaß betätigbar ist, und-wobei die Reguliereinrichtung in Abhängigkeit von der Fluidströmung durch die zweite Öffnung zur Steuerung der Fluidströmung von der ersten Öffnung "ur zweiten Öffnung im Sinne einer Erhöhung des Druckes des dem Auslaß zugeführten Fluides auf einen vorbestimmten V7ert dient.
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die R.yαϊ i er einrichtung ein Regulierventil mit einem Regulierventilglied aufweist, welches normalerweise eine Regulieröffnung in dem zentralen Kanal zwischen der ersten und der zweiten Öffnung schließt, und daß eine erste Betätigungseinrichtung-vorgesehen ist, die auf Fluidströmung durch die erste Öffnung zur Steuerung des Regulierventilgliedes im Sinne einer Öff-. nung der Regulieröffnung anspricht, um eine Fluidströmung mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit von der ersten Öff-

709819/0752

nung zur zweiten Öffnung zu ermöglichen, und daß eine Steuer— Ventileinrichtung· vorgesehen ist, welche zur Steuerung der ersten Betätigungseinrichtung im Sinne einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit durch die Regulieröffnung auf die Fluidströmung durch die zweite Öffnung hindurch anspricht.
3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betätigungseinrichtung eine Druckmembran aufweist, die in einer zentralen Ausnehmung des Hauptkörpers angeordnet ist und diese Ausnehmung in eine erste, mit der Regulieröffnung und dem Einlaß der zweiten Öffnung in Verbindung stehende und eine zweite, über einen--ersten Steuerkanal in einer Innenwand des Hauptkörpers mit der ersten Öffnung in Verbindung stehende Kammer unterteilt, so daß eine Fluidströmung von der ersten Öffnung zur zweiten Kammer zur Betätigung der Regulierventileinrichtung möglich ist.
4· Ventil nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Drosseleinrichtung in dem ersten Steuerkanal zur Begrenzung der Fluidströmung zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Kammer.
5, Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel einrichtung ein Kugel-Rückschlagventil aufweist.
6. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventil anordnung eine weitere Druckmembran in einem inneren Hohlraum des Gehäuses aufweist, welche den inneren Hohlraum in eine dritte und eine vierte Kammer unterteilt, wobei die Steuerventilanordnung ein viertes Ventilglied aufweist, welches an die weitere Membran angeschlossen ist und zur Öffnung und Schließung einer mit der zweiten Kammer und der dritten Kammer in Verbindung stehenden Steueröffnung dient, und daß eine Federeinrichtung vorgesehen ist, welche die weitere Membran in eine solche Stellung drängt, in der das vierte Ventilglied in einer eine Strömung verhindernde Stellung gegenüber der Steueröffnung gelangt, wobei die dritte Kammer über einen

709819/07S2

zweiten Steuerkanal in einer weiteren Innenwand des Hauptkörpers mit der zweiten öffnung in Verbindung steht, so daß zur Steuerung des Betriebes der Steuerventileinrichtung eine Fluidströmung von der zweiten Öffnung in die dritte Kammer möglich ist.
7# Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung einen sich in der vierten Kammer erstreckenden Hebelarm aufweist _s dessen erstes Ende an der zweiten Membran angreift und an dessen zweitem Ende die Federeinrichtung zur Kraftaufbringung und zur Kraftübertragung aufdie zweite Membran über den Hebelarm angreift, und daß eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Kraft der Federeinrichtung vorgesehen ist.
8. Fluid—Steuerventil mit einem Gehäuse, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper mit einem einen Einlaß und einen Auslaß des Ventiles verbindenden zentralen Kanal und einer ersten und einer zweiten, im Hauptkörper ausgeformten Öffnung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, durch ein zum Öffnen und Schließen der ersten Öffnung angeordnetes erstes Ventilglied und durch ein zum Öffnen und Schließen der zweiten Öffnung angeordnetes zweites Ventilglied, wobei die beiden Ventilglieder zur Ermöglichung einer Fluidströmung vom Einlaß durch die erste Öffnung zum Einlaß der zweiten Öffnung betätigbar sind und das zweite Ventilglied zur Öffnung der zweiten Öffnung betätigbar ist, so daß eine Fluidströmung von der ersten Öffnung über die zweite Öffnung zum Auslaß ermöglicht ist.
9. Fluid-Steuerventil mit einem Gehäuse, gekennzeichnet durch einen Hauptkörper mit einem einen Einlaß und einen Auslaß des Ventiles verbindenden zentralen Kanal und mit einer im Ventilkörper ausgebildeten ersten und einer zweiten Öffnung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß, durch ein erstes··Ventilglied zum Öffnen und Schließen der ersten Öffnung, durch ein zweites Ventilglied zum Öffnen und Schließen der zweiten Öff-

'7Q9819/07S2

- H-

nung und durch eine Reguliereinrichtung mit einem Regulierventil mit einem dritten Ventilglied, welches zum Öffnen und Schließen einer zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung angeordneten Regulieröffnung betätigbar ist, sowie weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das Regulierventil eine in einer ersten Ausnehmung des Gehäuses angeordnete Druckmembran aufweist, welche eine erste und eine zweite Kammer begrenzt, wobei die erste Kammer mit einem Einlaß zu der Öffnung in Verbindung steht und mit der ersten Öffnung stets dann in Verbindung steht, wenn die Regulieröffnung offen ist, und wobei die zweite Kammer über einen ersten Steuerkanal im Hauptkörper mit der ersten Öffnung in Verbindung steht, so daß eine Fluidströmung von der ersten Öffnung über den ersten Steuerkanal zur zweiten Kammer möglich ist, wenn das erste Ventilglied zur Öffnung der ersten Öffnung betätigt ist, daß das dritte Ventilglied an die Membran angeschlossen ist und in Abhängigkeit von einem als Ergebnis der Pluidströmung von der ersten Öffnung durch den ersten Steuerkanal zur zweiten Kammer in der zweiten Kammer erzeugten Steuerdruck zur Öffnung der Regulieröffnung bewegbar ist, so daß eine Pluidströmung zum Einlaß der zweiten Öffnung erfolgen kann, daß das zweite Ventilglied im Sinne einer Öffnung der zweiten Öffnung betätigbar ist, um eine Pluidströmung zum Auslaß des Ventiles zu er-, möglichen, und daß die Reguliereinrichtung eine Steuerventil— einrichtung mit einer weiteren Membran in einer zweiten Ausnehmung des Gehäuses aufweist, wodurch eine dritte und eine vierte Kammer gebildet sind, wobei die dritte Kammer über einen zweiten Steuerkanal mit der zweiten Öffnung und über eine Steueröffnung mit der zweiten Kammer in Verbindung steht, wenn die Steueröffnung offen ist, und wobei ein viertes Ventilglied an die zweite Membran angeschlossen ist und zum Öffnen und Schließen der Steueröffnung in Abhängigkeit von der Fluidströmung von der zweiten Öffnung über den zweiten Steuerkanal zur dritten Kammer angeordnet ist, wenn das zweite Ventilglied im Sinne einer Einstellung des vierten Ventilgliedes gegenüber der Steueröffnung mittels der weiteren Membran betätigt wird,

709819/0752

ο *

um so den Steuerdruck in der zweiten Kammer einzustellen.
10. Brennstoffzündsystem mit einem Zündbrenner und einem Hauptbrenner sowie einem Gasventil zur Zufuhr von Gas zum Zünd— brenner und zum Hauptbrenner, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasventil einen Hauptkörper mit einem an eine Gasquelle angeschlossenen Einlaß und einem an den Hauptbrenner angeschlossenen Auslaß aufweist, daß der Hauptkörper eine erste und eine zweite Öffnung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Gasventiles besitzt, daß ein erstes Ventilglied zum Öffnen und Schließen der ersten Öffnung und ein zweites Ventilglied zum Öffnen und Schließen der zweiten Öffnung vorgesehen ist, daß zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung ein Zündgasauslaß angeordnet ist, über den Gas bei geöffneter erster Öffnung dem Zündbrenner zuführbar ist, daß das erste Ventilglied in Abhängigkeit von einem Bedarfssignal in die Öffnungssteilung bezüglich der ersten Öffnung schaltbar ist, so daß Gas zum Einlaß der zweiten Öffnung und über den Zündgasauslaß zur Zündung dem Zündbrenner zuführbar ist, und daß das zweite Ventilglied in Abhängigkeit von der Zündung des Zündgases am Zündbrenner in seine Offenstellung bezüglich der zweiten Öffnung überführbar ist, so daß Gas zur Zündung durch die Zündflamme dem Hauptbrenner zuführbar ist·
11. Brennstoffzündsystem mit einem Zündbrenner und einem Hauptbrenner sowie einem Gasventil zur Zuführung von Gas zum Zündbrenner und zum Hauptbrenner, gekennzeichnet durch ein Gehäuse mit einem Hauptkörper, der einen an eine Gasquelle angeschlossenen Einlaß und einen an den Hauptgasbrenner angeschlossenen Auslaß aufweist und eine erste Öffnung und eine zweite Öffnung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Gasventiles in seinem Inneren besitzt, durch ein erstes Ventilglied zum Öffnen und Schließen der ersten Öffnung, durch ein zweites Ventilglied zum Öffnen und Schließen der zweiten Öffnung, durch einen zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung angeordneten Zündgasauslaß zur Zufuhr von Gas zum Zündbrenner bei

709819/0752

offener erster Öffnung, wobei das erste Ventilglied in Abhängigkeit von einem Bedarfssignal im Sinne einer Öffnung der ersten Öffnung betätigt wird, um eine Gasströmung zum Einlaß der zweiten Öffnung und über den Zündgasauslaß zum Zündbrenner zur Zündung zu ermöglichen, und durch eine zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung angeordnete Reguliereinrichtung, die auf die Gasströmung durch die erste Öffnung zur Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases von der ersten Öffnung zum Einlaß der zweiten Öffnung anspricht, wobei das erste Ventilglied bei Betätigung die erste Öffnung öffnet, so daß Gas unter einem ersten Druck über die Reguliereinrichtung der zweiten Öffnung zugeführt wird, wobei das zweite Ventilglied in Abhängigkeit von der Zündung des Zündgases am Zündbrenner betätigt wird, so daß das dem Einlaß der zweiten Öffnung zugeführte Gas über den Auslaß dem Hauptbrenner zugeführt wird, und wobei die Reguliereinrichtung in Abhängigkeit von der Gasströmung durch die zweite Öffnung hindurch zur Steuerung der Gasströmung von der ersten Öffnung zur zweiten Öffnung betätigbar ist, um den dem Auslaß zugeführten Gasdruck- auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen.
12. Zündsystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung ein Regulierventil mit einem Regulierglied aufweist, welches normalerweise eine Regulieröffnung in dem zentralen Kanal zwisehen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung abschließt, und eine erste Betätigungseinrichtungvorgesehen ist, die auf die Gasströmung durch die erste Öffnung zur Steuerung des Regulierschließgliedes im Sinne einer Öffnung der Regulieröffnung anspricht, um eine Gasströmung mit einer ersten Strömungsgeschwindigkeit von der ersten Öffnung zum Einlaß der zweiten Öffnung zu ermöglichen, und-daß eine Steuerventilanordnung-vorgesehen ist, die zur Steuerung der ersten Betätigungseinrichtung im Sinne einer Erhöhung der Gasgeschwindigkeit durch die Regulieröffnung hindurch auf die Gasströmung durch die zweite Öffnung hindurch anspricht.

709819/0752
13. Zündsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Betätigungseinrichtung eine Druckmembran aufweist, die in einer zentralen Ausnehmung des Hauptkörpers vorgesehen ist und die Ausnehmung in eine erste, mit der Regulieröffnung und dem Einlaß der zweiten Öffnung in Verbindung stehende Kammer und in eine zweite, über einen ersten Steuerkanal in einer Innenwand des Hauptkörpers mit der ersten Öffnung in Verbindung stehende Kammer unterteilt, so daß die Gasströmung von der ersten Öffnung zur zweiten Kammer das Regulierventil betätigt.
14. Zündsystem nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Drosselanordnung zur Begrenzung der Gasströmung in dem ersten Steuerkanal zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Kammer.
15. Zündsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung ein Kugel-Rückschlagventil aufweist,.
16. Zündsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung eine weitere Druckmembran aufweist, die in einer inneren Ausnehmung des Gehäuses angeordnet ist und die innere Ausnehmung in eine dritte Kammer und eine vierte Kammer unterteilt, daß die Steuerventilanordnung ein an die Membran angeschlossenes viertes Ventilglied zum Öffnen und Schließen einer Steueröffnung aufweist, welche mit der zweiten und der dritten Kammer in Verbindung steht, und daß eine Federeinrichtung zur Beaufschlagung der weiteren Membran derart vorgesehen ist, daß die Membran das vierte Ventilglied normalerweise in einer die Strömung unterbrechenden Stellung bezüglich der Steueröffnung hält, wobei die dritte Kammer mit der zweiten Öffnung über einen zweiten Steuerkanal in einer weiteren Innenwand des Hauptkörpers in Verbindung steht, so daß eine Gasströmung von der zweiten Öffnung zur dritten' Kammer zxxr Steuerung des Betriebes der Steuerventileinrichtung möglich ist.

709819/0752
17· Zündsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß

die Federanordnung einen sich in der vierten Kammer erstreckenden Hebelarm mit einem ersten, an der zweiten Membran anliegenden Ende und einem zweiten Ende aufweist, daß eine Federanordnung zur Aufbringung einer Kraft auf das zweite Ende des Hebelarmes und zur Anlegung der Kraft an die zweite Membran . über den Hebelarm vorgesehen ist und daß eine Einstelleinrichtung zur Einstellung der Kraft der Federeinrichtung vorgesehen ist.
18. Zündsystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündauslaß zwischen der ersten Öffnung und dem Regulierventil angeordnet ist.

7Q9819/0752