DE2719523B2 - Gasventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gasventil nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1. Ein Gasventil dieser Art ist beispielsweise in der Firmendruckschrift D3H-29 HONEYWELL »Kompakt-Ventile V 4600/V8600«, ausgegeben im November 1975, und in der DE-OS 53 091 dargestellt und beschrieben. Die dort beschriebenen Gasventile werden beispielsweise in die Zuleitung zu einem Gasbrenner geschaltet und dienen 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 Düsenöffnun" aufweisen, damit dip Cias7ufiihr zu der Membrankammer gering bleibt und die Entlüftung durch das Servoventil mit einem geringen Hub gewährleistet wird. Andererseits besteht eine Forderung dahingehend, daß ein für die Zündung des nachgeschalteten Brenners ausreichender Ausgangsdruck innerhalb einer vorgegebenen Zeit >'on 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

Y) bestimmten Sicherheitsklasse einem auf das Hauptventil einwirkenden Rückdruck standhalten muß, da in diesem Fall die auf das Hauptventil einwirkende Schließfeder entsprechend stark dimensioniert werden muß. Es hat sich nun herausgestellt, daß die bekannte Einrichtung einen Aufbau des 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 normalerwei-

se 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 Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele sei die Erfindung im folgenden näher erläutert Hierbei zeigt

F i g. 1 den schematischen Gesamtaufbau des erfindungsgemäßen Ventils und

F i g. 2 einen modifizierten Ausschnitt aus F i g. 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 von mindestens 150mbar nicht geöffnet wird und somit den Sicherheitsbestimmungen für Ventile der Klasse A genügt. Eine Betätigungsmembran 4 wirkt über einen Stößel 31, ein Doppelhebelsystem 5, 6 und einen Stößel 30 auf den Schließkörper 1 des Hauptventils ein. Eine über der Betätigungsmembran 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 ansc iließbar. Das Doppelsitzventil weist einen Schließkörpei 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 üem Einlaß 10 bzw. mit dem Auslaß 17 verbunden sind. Ein weiterer Gaskanal 32 verbindet die Kammer 29 über 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 U eingebaut. Ein Abzweig-Gaskanal 35 entnimmt dem Kanal 33 vor der Servodüse 11 Gas. In den Abzweig-Gaskanal 35 sind 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, 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 über 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 Gaskanal 37 der Druck am Auslaß 17 entgegen. Der Druck am Auslaß 17 gelangt hierbei über einen Fühlstutzen 18, eine Zwischengeschäfte, das Hebelsystem 5, 6 aufnehmende Kammer 38 und den Gaskanal 37 unter die Membran 19.

Gemäß F i g. 2 besteht die vorgenommene Modifikation darin, daß nunmehr eine Feder 2S 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 39 angeschlossenen Gaskanal 32 verbunden ist

Anhand des vorstehend beschriebenen Aufbaus des erfindungsgemäßen Ventils sei nunmehr dessen Wirkungsweise kurz erläutert: Zunächst sei angenommen,

ίο daß am Einlaß 10 der Eingangsdruck herrscht und das Hauptventi! 1, 2 unter der Kraft der Schließfeder 3 geschlossen ist Das Doppelsitz-Einschaltventil 7, 8, 9 befindet sich in der in F i g. 1 dargestellten Lage, in der der Schließkörper 7 den Gaskanal 33 am Ventilsitz 8 abschließt. Die Kammer 29 über der Betätigungsmembr&n 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 16 auf. Hierbei hält der an 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 aus der dargestellten Lage in die entgegengesetzte Stellung gelangt, in der es mit seinem Schlicßkörper 7 am Ventilsitz 9 anliegt. Hierbei fällt der Druck in dem Gaskanal 33 bzw. dem Abzweig-Gaskanal 35 hinter der Servodüse U 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 29 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, 'S den Schließkörper 1 des Hauptventils gegen die Kraft der Schließfeder 3 bewegen kann. Es baut sich somit ein

Vt Druck am Auslaß 17 auf. Gleichzeitig bewirkt der steigende Druck in der Kammer 29, der voll auf die Membran 12 wirkt, bei einer gewissen vorher eingestellten Druckhöhe ein Schließen des Ventils 14,15 im Abzweig-Gaskanal 35. Nunmehr ist die Servodüse 11

bo aileine für die Versorgung der Kammer 29 mit Gas verantwortlich. Der sich am Auslaß 17 aufbauende Druck wirkt über den Fühlstutzen 18 ebenfalls in der Kaiiimer 38 und somit auf die andere Seite der Betätigungsmembran 4. Ferner wirkt dieser Druck am

i)5 Auslaß über den Gaskanal 37 auf die Unterseite der Membran 19, so daß bei Erreichen einer gewissen vorher eingestellten Höhe 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 Entlüftungsöffnungen in die Atmosphäre entlüftet sind. Die Größe dieser Entlüftungscffnungen ist so gewählt, 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 F i g. 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.

Gemäß F i g. 2 wirkt bei geschlossenem Doppelsitz Einschaltmagnetventil 7,8,9 der sich vom Einlaß 10 hei hinter der Servodüse U aufbauende Druck auf die Membran 25 und hebt den Schließkörper 24 gegen die Kraft der Feder 26 vom Ventilsitz 23 ab. Hierbei wire die Luft in der Kammer 28 über die Drossel 27 in der Gaskanal 32 verdrängt. Wird nunmehr das Doppelsitz Einschaltmagnetventil 7,8,9 betätigt, so fällt der Druck hinter der Servodüse 11 momentan ab; das Ventil 23, 2A kann jedoch nicht plötzlich schließen, da das Gas in die Kammer 28 über die Drossel 27 nur allmählicl· nachströmt. Es ergibt sich somit die Wirkung, daß übei die vergrößerte Bypassdüse 16 anfänglich ein zusätzli eher Gasstrom zu dem durch die Servodüse fließender Gasstrom addiert wird, so daß die über den Gaskanal 3i angeschlossene Kammer relativ rasch auf einen für di< Betätigung des Hauptventils ausreichenden Drud gebracht wird. Nach einer gewissen Zeit schließt da! Ventil 23, 24 und die Servodüse 11 ist alleine für dif Gaszuführung verantwortlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gasventil mit einem den Einlaß mit dem Auslaß verbindenden, durch eine Schließfeder in Schließrichtung und durch eine Betätigungsmembran in Öffnungsrichtung beaufschlagten Hauptventil, wobei die Betätigungsmembran vom Gasdruck am Einlaß bei Betätigung eines Einschaltventiles über eine Servodüse mit geringem Durchmesser beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Servodüse (11) eine Einrichtung (12—16) parallel geschaltet ist, die aus einem normalerweise durch den Gasdruck am Einlaß geschlossenen Ventil (14,15) besteht, das bei Betätigung des Einschaltventiles (7, 8, 9) geöffnet und von dem Druck geschlosser, wird, der sich in der durch die Hauptventil-Betätigungsmembran (4) abgeschlossenen Kammer (29) aufbaut.

2. Gasventil mit einem den Einlaß mit dem Ausfaß verbindenden, durch eine Schließfeder in Schließrichtung und durch eine Betätigungsmembran in Öffnungsrichtung beaufschlagten Hauptventil, wobei die Betätigungsmembran vom Einlaßdruck bei Betätigung eines Einschaltventiles über eine Servodüse mit geringem Durchmesser beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Servodüse (11) eine Einrichtung (23—27) parallel geschaltet ist, die aus einem bei nicht betätigtem Einschaltventil (7, 8, 9) durch den Gasdruck am Einlaß geöffneten Ventil (23,24) besteht, das bei Betätigung des Einschaltventiles (7, 8, 9) zeitverzögert durch den Druck geschlossen wird, der sich in der durch die Hauptventil-Betätigungsmembran (4) abgeschlossenen Kammer (29) aufbaut.

3. Gasventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeich-

net durch eine in Reihe mit dem Ventil (14,15; 23,24) Hegende Bypassdüse (16) im Parallelweg zur Servodüse (11).

4. Gasventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassdüse (16) einen gegenüber dem Durchmesser der Servodüse (H) vergrößerten Durchmesser aufweist

5. Gasventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (14,15; 23,24) stromabwärts der Bypassdüse (16) in den Parallelweg geschaltet ist.

6. Gasventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (14; 24) des Ventils (14, 15; 23, 24) an einer Membran (12; 25) befestigt ist und daß die Membran auf einer Seite von dem zwischen der Servodüse (11) und dem Einschaltventil (7,8,9) herrschenden Druck beaufschlagt und auf der anderen Seite durch eine Feder (13; 26) belastet ist.

7. Gasventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (13) in Öffnungsrichtung auf das Ventil (14, 15) einwirkt, daß die Feder (13) in einer durch eine Membran (12) abgeschlossenen Kammer (39) angeordnet ist und daß die Kammer (39) über eine Drossel (40) mit der Atmosphäre verbunden ist.

8. Gasventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder (26) in Schließrichtung auf das Ventil (23, 24) einwirkt, daß die Feder (26) in einer durch eine Membran (25) abgeschlossenen Kammer (28) angeordnet ist und daß die Kammer (28) über eine Drossel (27) mit einem Gaskanal (22) verbunden ist, der zu der durch die Hauptventil-Betätigungsmembran (4) abgeschlossenen Kammer