DE2719523A1

DE2719523A1 - Gasventil

Info

Publication number: DE2719523A1
Application number: DE19772719523
Authority: DE
Inventors: Jan Hendrik Van Der Zee
Original assignee: Honeywell BV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 1977-05-02
Filing date: 1977-05-02
Publication date: 1978-11-09
Also published as: JPS53137424A; FR2389818A1; IT1102509B; DE2719523B2; IT7849142A0; GB1576677A; NL7804623A; FR2389818B1; NL178726C; DE2719523C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasventil nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Ein Gasventil dieser Art ist beispielsweise in der Firmendruckschrift D3H-29 HONEYIiELL ¹¹ Konipak t-Ven ti le V 4 6OO/V8 600" dargestellt und beschrieben. Das dort beschriebene Gasventil wird beispielsweise in die Zuleitung zu einem Gasbrenner geschaltet und dient hierbei der Servosteuerung des Gasdruckes. Der Druck des zu steuernden Gases liefert zugleich die Hilfsenergie für die Betätigung eines in den Gasweg geschalteten Hauptventils, welches normalerweise durch eine Federkraft geschlossen wird und bei Betätigung eines Einschaltventils durch den Druck unter einer auf das Hauptventil einwirkenden Betätigungsmembran geöffnet wird. Das Einschaltventil erlaubt bei seiner Betätigung die Zuführung von unter dem Eingangsdruck stehendem Gas über eine Servodüse zu einer Kammer unter der Betätigungsmembran. Ein von dem Ausgangsdruck beaufschlagtes Servoventil entlüftet bei Erreichen eines vorbestimmten Ausgangsdruckes die Kammer unter der Betätigungsmembran des Hauptventils nach dem Ausgang, so daß bei Erreichen eines bestimmten Ausgangsdruckes das Hauptventil in schließendem Sinne betätigt wird. Um ein Servoventil mit geringem Hub verwenden zu können, darf für eine möglichst empfindliche Regelung
die Servodüse nur eine kleine Düsenöffnung aufweisen, damit die Gaszufuhr zu der Membrankammer gering bleibt und die Entlüftung durch das Servoventil mit einem geringen Hub gewährleistet wird. Andererseits bestellt eine Forderung dahingehend, daß ein für die Zündung des nachaeschalteten Brenners ausreichender Ausgangsdruck innerhalb einer vorgegebenen Zeit von beispielsweise 2 oder 3 Sek. aufgebaut werden muß, d. h. in dieser Zeit muß in der Membrankammer ein für die Betätigung des Hauptventils ausreichender Druck erzielt werden. Die Membrankammer besitzt jedoch ein bestimmtes Volumen auf Grund des für die Betätigung des Hauptventils erforderlichen Membrandurchmessers und Hubes. Der Membrandurchmesser muß insbesondere dann groß sein, wenn das Gasventil in einer bestimmten Sicherheiteklasse einem auf das

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Hauptventil einwirkenden Rückdruck standhalten muß, da in diesem Fall die auf das Ilauptventil einwirkende Schließfeder entsprechend stark dimensioniert werden muß. Es hat sich nun herausgestellt, daß die bekannte Einrichtung einen Aufbau das für eine Zündung erforderlichen Druckes innerhalb der festgelegten Zeit nicht gestattet. Die Forderung nach einer Servodüse mit geringem Durchmesser und die Forderung nach dem Aufbau einer großen Betätigungskraft innerhalb kurzer Zeit stehen einander entgegen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Gasventil der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß beide vorstehend genannten sich normalerweise einander ausschließenden Forderungen erfüllt werden. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand zweier in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 den schematischen Gesamtaufbau des erfindungsgemäßen Ventils und
Fig. 2 einen modifizierten Ausschnitt aus Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 steuert ein Hauptventil 1, 2 den Gasfluß von einem Einlaß 10 zu einem Auslaß 17. Ein Schließkörper 1 des Hauptventils wird hierbei gegen einen entsprechenden Ventilsitz 2 durch eine verhältnismäßig starke Feder 3 gepreßt. Die Schließfeder 3 ist hierbei so stark zu dimensionieren, daß das Ventil auch bei einem Rückdruck v^^%Sbnun^s WS nicht geöffnet wird und somit den Sicherheitsbestimmungen für Ventile der Klasse A genügt. Eine Betätigungsmembran 4 wirkt

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über einen Stößel 31, ein Doppelhebelsystem 5, 6 und einen Stößel 30 auf den Schließkörper 1 des Hauptventils ein. Eine unter der Eetätigungsinembran 4 befindliche Kammer 29 ist über ein elektromagnetisch betätigtes Doppelsitz-Einschaltventil 8, 7/ 9 wahlweise nach dem Auslaß 17 entlüftbar oder an den am Einlaß 10 herrschenden Eingangsdruck anschließbar. Das Doppelsitzventil weist einen Schließkörper 7 sowie zwei sich gegenüber liegende Ventilsitze 8 und 9 auf, wobei der Schließkörper 7 an den Ventilsitzen 8 und 9 jeweils Gaskanäle 33 und 34 abschließt, die mit dem Einlaß 10 bzw. mit dem Auslaß 17 verbunden sind. Ein weiterer Gaskanal 32 verbindet die Kammer 29 unter der Betätigungsmembran 4 mit dem Doppelsitzventil 7, 8, 9. In den Gaskanal 33 zwischen dem Einlaß 10 und dem Ventil 7, 8 des Doppelsitzventils ist eine als Servodüse bezeichnete Blende 11 eingebaut. Ein Abzweig-Gaskanal 35 entnimmt dem Kanal 33 vor der Servodüse 11 Gas. In den Abzweig-Gaskanal 35 ist hintereinander eine als Bypassdüse bezeichnete Blende 16 und ein Ventil 14, 15 eingebaut. Hinter dem Ventil 14, 15 mündet der Abzweig-Gaskanal 35 in den stromabwärts der Blende 11 liegenden Gaskanal 33. Ein Schließkörper 14 ist mit einer Membran 12 verbunden _t und eine auf der anderen Seite der Membran angeordnete Feder 13 hat das Bestreben, den Schließkörper 14 von einem Ventilsitz 15 entfernt zu halten. Die Feder 13 ist in einer Kammer 39 angeordnet, die über eine Drosselbohrung 40 in die Atmosphäre entlüftet ist. Die Federkraft der Feder 13 ist einstellbar.

Außer der Totalentlüftung der unter der Betätigungsmembran befindlichen Kammer 29 über das Doppelsitzventil 7, 8, 9 ist eine graduelle Entlüftung dieser Kammer 29 über ein als Druckregler arbeitendes Servoventil 21, 22 möglich. Ein mit der Kammer 29 verbundener Auslaßstutzen 36 bildet den mit einem Schließkörper 21 zusammenwirkenden Ventilsitz 22. Der Schließkörper 21 ist an einer Membran 19 befestigt, die durch eine auf der anderen Seite angeordnete Feder 20 normalerweise den Schließkörper 21 gegen den Ventilsitz 22 drückt. Der Schließfeder 20 wirkt auf der anderen Membranseite über einen Gaskanäl 37 der Druck am Auslaß 17 entgegen. Der Druck am Auslaß 17 gelangt hierbei über einen Fühlstutzen 18, eine zwischengeschaltete,

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das Hebelsystem 5, G aufnehmende Kammer 38 und den Gaskanal 37 unter die Membran 19.

Gemäß Fig. 2 besteht die vorgenommene Modifikation darin, daß nunmehr eine Feder 2G über eine Membran 25 einen Schließkörper 24 gegen einen Ventilsitz 23 im Abzweig-Gaskanal 35 drückt und daß die Feder 26 in einer Kammer 28 angeordnet ist, die über eine Drossel 27 mit dem an die Kammer 29 angeschlossenen Gaskanal 32 verbunden ist.

Anhand des vorstehend beschriebenen Aufbaus des erfindungsgemäßen Ventils sei nunmehr dessen Wirkungsweise kurz erläutert: Zunächst sei angenommen, daß am Einlaß 10 der Eingangsdruck herrscht und das Hauptventil 1,2 unter der Kraft der Schließfeder 3 geschlossen ist. Das Doppelsitz-Einschaltventil 7, 8, 9 befindet sich in der in Fig. 1 dargestellten Lage, in der der Schließkörper 7 den Gaskanal 33 am Ventilsitz 8 abschließt. Die Kammer 29 unter der Betätigungsmembran 4 ist über den Gaskanal 32, das geöffnete Magnetventil 7, 9 und den Gaskanal 34 in die Kammer 38 entlüftet, wobei sich die Kammer 38 über den Rohrstutzen 18 auf dem am Auslaß 17 herrschenden Druck befindet« Da das Hauptventil 1, 2 geschlossen ist, weist der Druck am Auslaß 17 den Wert 0 auf. Der Eingangsdruck am Einlaß 10 baut sich in dem Gaskanal 33 und dem Abzweig-Gaskanal 35 über die Servodüse 11 und die Bypassdüse auf. Hierbei hält der unter der Membran 12 herrschende Eingangsdruck das Ventil 14, 15 gegen die Kraft der Feder 13 geschlossen.

Das Servoventil 21, 22 verschließt ebenfalls den Auslaßstutzen 36 der Kammer 29, da auf Grund des fehlenden Auslaßdruckes auf die Membran 19 keine der Feder 20 entgegenwirkende Kraft ausgeübt wird.

Soll nunmehr ein an den Auslaß 17 angeschlossener Brenner mit Gas versorgt und gezündet werden, so wird das Doppelsitz-Einschaltventil 7, 8, 9 elektromagnetisch betätigt, wodurch es

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aus der dargestellten Lage in die entgegengesetzte Stellung gelangt, in der es mit seinem Schließkörper 7 am Ventilsitz anliegt. Hierbei fällt der Druck In dem Gaskanal 33 bzw. dem Abzweig-Gaskanal 35 hinter der Servodüse 11 bzw. dem Ventil 14, 15 auf den Druck in der Kammer 29. Dieser Druck weist praktisch den Wert 0 auf. Nunmehr kann die Feder 13 die Membran und somit auch den Schließkörper 14 bewegen, da auf der anderen Seite der Membran 12 kein Druck mehr entgegenwirkt, so daß das Ventil 14, 15 geöffnet wird. Zusätzlich zu der verhältnismäßig geringen, durch die Servodüse 11 fließenden Gasmenge, fließt nunmehr eine größere Gasmenge durch die vergrößerte Bypassdüse 16 und das Ventil 14, 15 über das geöffnete Elektromagnetventil 7, 8 in die Kammer 29. Die Kammer wird dementsprechend verhältnismäßig schnell vom Einlaß 10 her mit Gas gefüllt, so daß die Betätigungsmembran 4 über die Stößel 30, 31 und das zwischengeschaltete Hebelsystem 5, 6 den Schließkörper 1 des Hauptventils gegen die Kraft der Schließfeder 3 bewegen kann. Es baut sich somit ein Druck am Auslaß 17 auf. Gleichzeitig bewirkt der steigende Druck in der Kanir.er 29, der voll auf die Unterseite der Membran

vorher eingestellten wirkt, bei einer gewissenYbruckhöhe ein Schließen des Ventils 14, 15 im Abzweig-Gaskanal 35. Nunmehr ist die Servodüse alleine für die Versorgung der Kammer 29 mit Gas verantwortlich. Der sich am Auslaß 17 aufbauende Druck wirkt über den Fühlstutzen 18 ebenfalls in der Kammer 38 und somit auf die andere Seite der Betätigungsmembran 4. Ferner wirkt dieser Druck am Auslaß über den Gaskanal 37 auf die Unterseite der

vorher eingestellten Membran 19, so daß bei Erreichen einer gewisseriVHöhe des Ausgangsdruckes die Membran 19 den Schließkörper 21 gegen die Kraft der Feder 20 vom Ventilsitz 22 abhebt und die Kammer 29 graduell nach dem Auslaß entlüftet wird. Der sich in der Kammer 29 und am Auslaß 17 einstellende Druck wird somit durch die Kraft der Feder 20 vorgegeben. Die auf die Membranen 12 und 19 einwirkenden Federn 13 und 20 sind in Kammern angeordnet, die über EntlUftungsöffnungen in die

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Atmosphäre entlüftet sind. Die Größe dieser Entlüftungsöffnungen ist so gev/ählt, daß beim Bruch der Membranen 12 bzw. 19 kein außergewöhnlich hoher Gasverlust auftritt.

Soll ein nachgeschalteter Brenner von der Gaszufuhr abgeschaltet werden, so wird das Doppelsitz-Einschaltventil 7, 8, 9 entregt, worauf sein Schließkörper wiederum die in Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt. Die Kammer 29 wird hierauf augenblicklich nach den Auslaß 17 entlüftet, so daß die Schließfeder 3 das Hauptventil 1/2 schließt. Der nunmehr unter der Membran 12 herrschende noch erhöhte Druck vom Einlaß 10 her hält das Ventil 14, 15 im Abzweig-Gaskanal 35 weiter geschlossen. Das Ventil 14, 15 ist daher nur bei betätigtem Doppelsitz-Einschaltventil 7, 8, 9 und bei niedrigem Druck in der Kammer 29 geöffnet. Das Ventil 14, 15 übt somit die Funktion eines parallelgeschalteten D-Gliedes aus.

Gemäß Fig. 2 wirkt bei geschlossenem Doppelsitz-Einschalt magnetventil 7,8,9 der sich vom Einlaß 10 her hinter der Servodüse 11 aufbauende Druok auf die Unterseite der Membran

25 und hebt den Schließkörper 24 gegen die Kraft der Feder

26 vom Ventilsitz 23 ab. Hierbei wird die Luft in der Kammer 28 über die Drossel 27 in den Gaskanal 32 verdrängt. Wird nunmehr das Doppelsitz-Einschaltmagnetventil Ί, 8, 9 betätigt, so fällt der Druck hinter der Servodüse 11 momentan ab; das Ventil 23, 24 kann jedoch nicht plötzlich schließen, da das Gas in die Kammer 28 über die Drossel 27 nur allmählich nachströmt. Es ergibt sich somit die Wirkung, daß über die vergrößerte Bypassdüse 15 anfänglich ein zusätzlicher Gasstrom zu dem durch die ServodUse fließenden Gasstrom addiert wird, so daß die über den Gaskanal 32 angeschlossene Kammer relativ rasch auf einen für die Betätigung des Hauptventils ausreichenden Druck gebracht wird. Nach einer gewissen Zeit schließt das Ventil 23, 24 und die Servodüse 11 ist alleine für die Gaszuführung verantwortlich. Bezogen auf den Gesamtgasstrom hat auch das sich allmählich schließende Ventil 23, 24 die Wirkung eines D-Gliedes.

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Claims

HOUEYWELL B₅V. 29. April 1977

Rijswijkstraat 175 07-0357 Ge

Amsterdam, Niederlande λ·^

Gasventil

Patentanprüche:

Θ Gasventil mit einem den Einlaß mit dem Auslaß verbindenden durch eine Schließfeder in Schließrichtung und durch eine Betätigungsmenibran in Öffnungsrichtung beaufschlagten Hauptventil, wobei die Betätigungsmembran vom Eingangsdruck bei Betätigung eines Einschaltventiles über eine Servodüse beaufschlagt wird, dadurch gekennzeich net, daß der Düse (11) eine ein D-Verhalten aufweisende Einrichtung (12-16;23-27) parallel geschaltet ist.
2. Gasventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die das D-Verhalten aufweisende Einrichtung aus einem normalerweise durch den Eingangsdruck geschlossenen Ventil (14,15) besteht, das bei Betätigung des Einschaltventiles (7,8,9) geöffnet wird und von dem sich unter der Hauptventil-Betätigungsmembran (4) aufbauenden Druck geschlossen wird (Fig. 1).
3. Gasventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die das D-Verhalten aufweisende Einrichtung aus einem normalerweise durch den Eingangsdruck geöffneten Ventil (23,24) besteht, das bei Betätigung des Einschaltventiles (7,8,9) zeitverzögert geschlossen wird (Fig. 2).

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ORIGINAL INSPECTED
4. Gasventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine Bypassdüse (16) im Parallelweg.
5. Gasventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassdüse (16) einen gegenüber der Servodüse (11) vergrößerten Durchmesser aufweist.
6. Gasventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14,15;23,24) hinter der Bypassdüse (15) in den Parallelweg geschaltet ist.
7. Gasventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Schließkörper (14j24) des Ventils (14,15,-23,24) an einer Membran (12;25) befestigt ist und die Membran auf einer Seite von dem zwischen der Servodüse (11) und dem Einschaltventil (7,8,9) herrschenden Druck beaufschlagt ist und auf der anderen Seite durch eine Feder (13;26) belastet ist.
8. Gasventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (13) in Öffnungsrichtung auf das Ventil (14,15) einwirkt, daß die Feder (13) in einer durch die Membran (12) abgeschlossenen Kammer (39) angeordnet ist und daß die Kammer (39) über eine Drossel (40) mit der Atmosphäre verbunden ist (Fig. 1).
9. Gasventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Feder (26) in Schließrichtung auf das Ventil (23,24) einwirkt, daß die Feder (26) in einer durch die Membran (25) abgeschlossenen Kammer angeordnet ist und daß die Kammer (28) über eine Drossel (27) mit einem an die Kammer (29) unter der Betätigungsmembran (4) angeschlossenen Gaskanal (32) verbunden ist (Fig. 2).

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10. Gasventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch eine Hebelübersetzung (5,6) zwischen Betätigungsmembran (4) und Schließkörper (1) des Hauptventils (1,2).
11. Gasventil nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, gekennzeichnet durch ein die Membrankammer (29) unter der Betätigungsmentbran (4) entlüftendes Servoventil (21,22), welches durch den Druck am Ausgang (17) gesteuert wird.

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