DE2903201A1

DE2903201A1 - Druckregler

Info

Publication number: DE2903201A1
Application number: DE19792903201
Authority: DE
Inventors: Hendrikus Berkhof
Original assignee: Honeywell BV
Current assignee: Honeywell BV
Priority date: 1979-01-27
Filing date: 1979-01-27
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2447574B2; FR2447574A2; NL8000098A; IT8047656A0; GB2042220A; GB2042220B; IT1207085B

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckregler nach, dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1, vie er Gegenstand des Hauptpatents 26 46 310 ist. Es hat »ich gezeigt, daß abhängig von der Art des Gases, insbesondere abhängig von seinem Energieinhalt und dem angebotenen Versorgungsdruck,dem Druckregler zweckmäßig eine unterschiedliche Kennlinie gegeben werden sollte. Bei Niederdruckgas " z.B. Stadtgas, sollte die Abhängigkeit des Ausgangsdruckes von der Temperatur beispielsweise flacher verlaufen als bei der Verbrennung von Erdgas. Folglich hat man bisher die Druckregler mit unterschiedlich starken Rückstellfedern ausgestattet. Darüberhinaus ist es mitunter erwünscht, der Kennlinie des Druckreglers eine nicht-lineare Form zu geben derart_x daß bei wachsender Temperatur, d.h. bei Annäherung der Isttemperatur an den Sollwert die Kennlinie flacher verläuft und somit unnötige überhitzungen vermieden werden und Energie eingespart wird. Aufgabe der Zusatzerfindung ist es,den Druckregler nach dem Hauptpatent so weiterzubilden, daß diesen Forderungen mit möglichst geringem Aufwand Rechnung getragen wird. Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Zusatzerfindung. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Zusatzerfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels erläutert, wobei für die mit dem Ausführungsbeispiel des Hauptpatents übereinstimmenden Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet' sind.. Das durch den dargestellten Druckregler gesteuerte Hauptventil des Gasregelgerätes ist in der Zeichnung nicht wiedergegeben. Sein Ventilkörper ist durch eine Schließfeder in Schließrichtung vorgespannt und wird durch eine Membran, auf welche der vom Druckregler erzeugte Steuerdruck einwirkt, in Abhängigkeit von dessen Höhe mehr oder weniger vom Ventilsitz abgehoben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen Schnitt durch den Druckregler und in

Fig. 2 den Verlauf des vom Druckregler erzeugten Steuerdruckes P für das Hauptventil in Abhängigkeit von der Temperatur T.

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Als Steuerdruck, für das nicht dargestellte Hauptventil dient der Druck in der Ventilkammer 1 des Druckreglers, welche über eine Leitungsdrossel mit dem Einlaßdruck, also dem höchsten vorhandenen Druck verbunden ist. Die Kammer 3 oberhalb des Ventilsitzes

2 steht über eine Auslaßleitung mit der Ausgangsseite des Hauptventils in Verbindung. Der Ventilkörper 5 des Druckreglers steuert somit der Steuerdruck in der Kammer 1, indem er über das Ventil 2,5 einen Teil des Druckes in der Kammer 1 über den Auslaß 4 zur Ausgangsseite des Hauptventils entweichen läßt oder nicht. Je höher der Steuerdruck in der Kammer 1 ist, um so weiter wird das Hauptventil gegen die Kraft seiner Schließfeder geöffnet. Nimmt der Steuerdruck ab, so bewegt die Schließfeder den Ventilkörper des Hauptventils in Richtung Schließstellung.

Der in Figur 1 gezeigte thermostatische Druckregler besteht im wesentlichen aus drei Teilen, nämlich aus einem links dargestelltem Thermostatteil 6, einem in der Mitte gezeigten Druckregler 7 sowie einem rechts eingezeichneten Übertemperaturschalter 8, die untereinander mit Hilfe eines um eine gestellfeste Achse 9 schwenkbaren Übertragungshebels 10 in Wirkverbindung stehen, Der Thermostatteil 6 ist in einer durch einen Deckel 11 verschlossenen Ausnehmung 12 des Gehäuseoberteils 13 untergebracht.

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Über ein Kapillarrohr und Anschlußstück 15 ist ein mit einer Ausdehnungsflüssigkeit gefüllter Temperaturfühler 16 an eine Membrankapsel 17 angeschlossen, deren Membran sich über "einen Membranteller 18 und eine Feder 19 am Boden der Ausnehmung 12 abstützt. Der Membranteller trägt einen Stift 20, welcher auf das linke Ende des Übertragungshebels 10 einwirkt, über das Anschluöstück 15 und einen Gewindeeinsatz 21, welcher mit Hilfe des Einstellknopfes 22 in dem Innengewinde 23 des Deckels 11 verstellbar ist, kann die Membrankapsel 17 in Richtung des Stifts 20 gegen die Kraft der Feder 19 verschoben und damit die gewünschte Solltemperatur eingestellt werden.

Der mit dem Ventilsitz 2 des Druckreglers 7 zusammenwirkende Schließkörper 5 wird von einer kreisscheibenförmigen Membran 25

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getragen, welche mit einer umlaufenden Verdickung 26 am äußeren Rand zwischen dem Gehäuseunterteil 27 und einer zugleich den

' Ventilsitz 2 aufweisenden Abschlußplatte 28 eingespannt ist.

' " * über eine erste Hilfsfeder 29, welche im gezeigten Ausführungs-

' beispielals C-förmige Biegefeder ausgebildet ist, stützt sich die Membran 25 an einer ersten Einstellfeder 30 ab. Diese ist mit ihrem rechten Ende ortsfest eingespannt. Ihre Federspannung wirkt in Richtung auf die Membran 25. Die Größe der Federvorspannung läßt sich mit Hilfe eines im Deckel 31 verstellbaren Gewindestiftes 32 entsprechend der gewünschten Mindestdurchsatzmenge des Gasventils einstellen.

Parallel zur ersten Einstellfeder 30 erstreckt sich eine zweite Hilfsfeder 71 die an der gleichen Stelle gehäusefest eingespannt ist wie die erste Einstellfeder 30. Die zweite Hilfsfeder 71 ist ebenfalls in Richtung auf die Membran 25 vorgespannt und liegt auf zwei Vorsprüngen 73 der ersten Einstellfeder 30 auf. Der Gewindestift 32 ragt durch eine Öffnung 72 in der zweiten Hilfsfeder 71 berührungsfrei hindurch. An der zweiten Hilfsfeder 71 greift der ersten Hilfsfeder 29 gegenüberliegend das Ende 35 eines Gewindestiftes 36 an, welches durch eine Ausnehmung 37 des Übertragungshebels 10 frei beweglich hindurchragt. Auf dem Gewinde des Gewindestiftes 36 sitzt mit ihrem Innengewinde eine Hülse 3 8, welche unverdrehbar in einer Öffnung 39 des Gehäuseoberteils 13 geführt ist. Das Ende 40 des Gewindestifts 36 ragt durch eine glatte Bohrung im Gewindestück 41 hindurch, welches seinerseits mit seinem Außengewinde 42 mehr oder weniger tief in das Innengewinde 43 der Gehäuseausnehmung 44 einschraubbar ist. Nach außenhin ist diese Ausnehmung 44 durch einenSchraubdeckel 45 ver- ' schlossen. Eine Kegelfeder 46 drückt die Hülse 38 in Richtung auf den Übertragungshebel 10.

Am rechten Hebelarm des Übertragungshebels 10 ist mittels eines Niets 48 ein Federblech 49 befestigt, dessen freies Ende auf den Stößel 50 eines als übertemperaturschalter dienenden Schnapp-

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schalters. 53 einwirkt, dessen Anschlußkontakte 52 über Anschlußfedern 53 mit den äußeren Anschlußstiften 54 in Verbindung stehen. Diese sind in den Isolierstoffdeckel 31 eingesetzt. Die Schaltstrecke des Schnappschalters 51 ist in Reihe mit dem Kontakt eines Raumthermostaten in den Stromkreis der Erregerwicklung eines das Servosystem einschaltenden Magnetventils eingeschaltet. Der Temperaturfühler 16 mißt beispielsweise die Kesselwassertemperatur. Der Schalter 5] ist ein Ruhekontaktschalter, welcher beim Überschreiten einer vorgegebenen Kesselwassertemperatur seinen Schaltkontakt öffnet und damit den Erregerstromkreis für das Servo-Magnetventil unterbricht. Das Servo-Magnetventil liegt zwischen der eingangs erwähnten Drosselstelle und der Kammer 1, so daß die Zufuhr des Eingangsdrucks zur Kammer 1 abgeschaltet wird, sobald der in Reihe mit dem Schalter 51 geschaltete Raumthermostat keine Wärmezufuhr fordert und/oder die Kesselwassertemperatur den durch den Ansprechwert des Schalters 51 definierten Grenzwert überschritten hat.

Aus dem zuvor beschriebenen Aufbau ergibt sich folgende Wirkungsweise des thermostatischen gesteuerten Druckreglers: Ist die vom Temperaturfühler 16 gemessene Temperatur sehr niedrig, beispielsweise bei Einschaltung der Anlage, so drückt die Feder 19 die Membrankapsel 17 soweit wie möglich zusammen, d.h. den Stift 20 nach oben. In diesem Zustand überträgt der Übertragungshebel 10 keine Kraft auf den Schalter 51 oder die Hülse 38. Der Gewindestift 36 wird unter der vollen Federspannung der Kegelfeder 46 in Richtung auf die Membran 25 gedrückt, so daß der Schließkörper 5 den Ventilsitz 2 verschließt. Damit nimmt der Steuerdruck seinen Maximalwert an, wie es in Figur 2 auf der linken Seite des Diagramms dargestellt ist, und öffnet das Hauptventil bis zum maximal zulässigen Durchsatz. Die Maximalmenge läßt sich mit Hilfe des Gewindestücks 41 einstellen, indem dieses im Inn engewinde 43 verstellt wird.

Mit der Gaszufuhr zum Hauptbrenner - die Versorgung des Zündbrenners ist in diesem Zusammenhang ohne Interesse - steigt die

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vom Temperaturfühler 16 gemessene Temperatur, so daß sich bei ^r - Ausdehnung des Wärmeübertragungsmediums die Membrankapsel 17 aus-" dehnt und den Stift 20 nach unten bewegt. Solange im Zuge dieser

Bewegung die rechte Seite des Ubertragungshebels 10 sich noch ! . nicht gegen die Unterseite der Hülse 38 legt, bleibt der bishe-' ■ '. rige Zustand maximaler Gaszufuhr erhalten. Dies entspricht in \ Fig. 2 dem Kurvenverlauf links vom Punkt A. Während dieser Bewegung sind die Federn 71 und 30,wie in Fig. 1 dargestellt,zusammengepreßt. Die Federkraft dieser Federkombination 71,30 ist ■"*'■;> dabei kleiner als diejenige der Hilsfeder 29.

Sobald bei weiterer Temperaturerhöhung im Punkt A der Kennlinie gemäß Fig. 2 der Hebel 10 sich von unten gegen die Hülse 38 legt, verschwindet die von der Kegelfeder 46 über den Gewindestift 36, die zweite Hilfsfeder 71, die erste Einstellfeder 30 und die Hilfsfeder 29 auf die Membran 25 ausgeübte Kraft, weil ■ ■" diese vom Hebel 10 abgefangen wird. Die Hilfsfeder 29 beginnt * sich gegen die Kraft der Federkombnination 30,71 zu entspan-' nen, welche sich am Ende 35 des Gewindestifts 36 abstützt. Der Ausgangsdruck P des Druckreglers ändert sich nunmehr längs des Kurventeils AF der Kennlinie gemäß Fig. 2, wobei nur noch die Kräfte der Federn 71, 30 und 29 die auf die Membran 25 einwirkende Kraft bestimmen und das Ende 35 des Gewindestifts 36 weiter nach oben wandert.

Im Punkt F der Kennlinie wird ein Zustand des Kräftegleichge-' wichts zwischen der Federkombination 71, 30 einerseits und ^v !' der Hilfsfeder 29 andererseits erreicht.

Nimmt die Temperatur noch weiter zu, so werden die Federkombination 71, 30 und die Feder 29 im gleichen Maße entlastet, weil der Gewindestift 36 weiter nach oben wandert. Der verflachte Kurvenverlauf im Bereich FB führt dazu, daß Temperaturänderungen zu verringerten Änderungen des Steuerdrucks P und damit zur verringerten Änderungen der Gaszufuhr Anlaß geben und damit eine gleichmäßige Brennstoffzufuhr ohne starke

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Schwankungen gewährleistet ist. Eine solche Betriebsweise ergibt mehr Komfort und spart Energie. Sie verhindert überhitzungen und vermeidet starkes Drosseln und anschließendes Wiederöffnen der Energiezufuhr. Im Punkt B der Kennlinie ist die mittels der Einstellschraube 32 eingestellte Federkraft der Feder 30 gerade gleich der Kraft der Feder 29. Bei weiterer Temperaturzunähme hebt der Gewindestift 36 von der zweiten Hilfsfeder 71 ab, so daß nunmehr nur noch die Kräfte der Federn 30 und 29 auf die Membran 25 einwirken. Damit ist im Punkt B der Beginn des flachen Kurventeils BC erreicht, dessen Höhe dem Mindeststeuerdruck P_min entspricht und durch die Stellung der Einstellschraube 3 2 vorgegeben ist. Der Mindeststeuerdruck bestimmt den Mindestdurchsatz des servcgesteuerten Gasventils. In diesem Bereich der Kennlinie hat die Feder 71 im Bereich des Endes 35 des Einstellstiftes 36 von der Feder 30 abgehoben. Zu beachten ist, daß die Federkonstante der Federkombination 71, 30 niedriger ist als diejenige der Hilfsfeder 29. Beide Einstellfedern 30 und 46 wirken in der gleichen Richtung auf die Membran 25, und zwar jeweils in Reihe mit den beiden Hilfsfedern 71 und 29.

Steigt die Temperatur T trotz Verringerung der Gaszufuhr auf die Mindestmenge weiter an, so betätigt die am rechten Hebelarm des Übertragungshebels 10 befestigte Blattfeder 49 im Punkt C der Kurve gemäß Fig. 2 den Schalter 51 und öffnet den Stromkreis des Magnetventils im Servokreis. Damit wird das Hauptventil ganz geschlossen und die Gaszufuhr zum Hauptbrenner vollständig unterbrochen. Der Abstand zwischen den Punkten B und C läßt sich durch Verstellen des Stiftes 36 im Innengewinde der Buchse 38 verändern.

Normalerweise erreicht die Temperatur jedoch den Grenzwert entsprechend Punkt C nicht, sei es weil die'Wärmeabstrahlung des Kessels gerade der Wärmezufuhr bei Mindestdurchsatz das Gleichgewicht hält, sei es daß die Temperatur infolge der verringerten Wärmezufuhr zurückgeht. Hat der Grenzwertschalter 51 angespro-

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chen und geht Infolge Abkühlung des den Fühler 16 umspülenden Hassers der Stift 20 nach oben, so schaltet der Schalter 51 nach Durchlaufen des Schaltdifferentials S im Punkt D das Servosystem wieder ein, so daß der Hauptbrenner erneut gezündet wird und zwar In der Stellung des Mindestgasdurchsatzes. Nimmt die Temperatur trotzdem weiter ab, so schwenkt der Übertragungshebel 10 weiter-* hin im Uhrzeigersinn, bis zunächst der Gewindestift 36 unter der Kraft der zweiten Einstellfeder 46 die zweite Hilfsfeder 71 gegen die Ansätze 73 der ersten Einstellfeder 30 legt, so daß nunmehr wieder beide Federn 30 und 71 gemeinsam eine Rückstellkraft auf die Membran 25 ausüben. Sollte die Temperatur weiterhin zurückgehen, beispielsweise infolge starker Warmwasser entnahme oder erhöhtem Heizbedarf, so schwenkt die Blattfeder 49 den Übertragungshebel 10 weiter im Uhrzeigersinn bis er im Punkt A der Kennlinie von der Unterseite der Hülse 38 abhebt, weil die Hülse 38 mit ihrem Bund 74 auf dem Boden der Ausnehmung 44 aufliegt. Nunmehr ist wiederum die volle Kraft der zweiten Einstellfeder 46 wirksam und das Hauptventil voll geöffnet.

Der Steuerdruck P durchläuft somit zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert die in Fig. 2 in Abhängigkeit von der Temperatur T dargestellte Kennlinie. Die Breite des Modulationsbereiches M zwischen den Punkten A und B wird durch geeignete Wahl der Federkonstanten der Hilfsfedern 29 und 71 auf den gewünschten Wert eingestellt. Gleiches gilt für die Neigung der beiden Kurventeile AF und FB. Bei manchen Anwendungsf&llenn kann es erwünscht sein, den Druckregler nur mit einer der beiden Kennlinien-Neigungen zu betreiben. Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, daß man zur Unterdrückung des Kennlinienteils FB durch Verstellen der Einstellschraube 32 den Mindestdruck bis in Höhe des Kennlinienknicks F anhebt. Andererseits kann man den oberen Kennlinienteil AF dadurch unterdrücken, daß der Maximalwert mit Hilfe des Gewindestücks 41 bis zum Kennlinienknick F abgesenkt wird. Die Hilfsfeder 29 sorgt bei allen Anwendungsfällen und Einstellungen für eine genügende Breite des Modulationsbereiches.

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Claims

2303201 HONEYWELL B.V. ' $- J?u, Rijswijkstraat 175 O7tO396 Ge Amsterdam/ Niederlande Druckregler Zusatz zu P 26 46 330.5-09 Patentansprüche:

1. über einen Übertragungshebel steuerbarer Druckregler nacli Patent 26 46 310 mit einer den Drosselkörper eines Ventils tragenden Membran, insbesondere zur Regelung des Servo-Steuerdruckes für die Steuerung eines servorgesteuerten Gasregelgerätes, wobei sich die Membran über eine Hilfsfeder an einer den auf die Membran einwirkenden Mindestdruck bestimmenden ersten Feder abstützt und eine den auf die Membran einwirkenden Maximaldruck bestimmende zweite Feder sich einerseits an einem gehäusefesten Gegenstück abstützt und andererseits auf eine als Mitnahmeanschlag für den Übertragungshebel dienende Hülse einwirkt, welche einen einer Mitnahmefläche der ersten Feder gegenüberstehenden Stift trägt dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stift (36) und der ersten Feder (30) eine zweite Hilfsfeder (71) angeordnet ist.

2. Druckregler nach Anspruch 1, bei dem die erste Feder als einseitig gehäusefest eingespannte Blattfeder ausgebildet ist dadurch gekennzeichnet, da0 die zweite Hilfsfeder (71) ebenfalls als Blattfeder ausgebildet und an der gleichen Stelle eingespannt ist wie die erste Feder (30).

3. Druckregler nach Anspruch 2, mit einer Einstellschraube für die Federkraft der ersten Feder dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft der Einstellschraube (32) durch eine öffnung (72) in der zweiten Hilfsfeder (71) berührungsfrei hindurchragt.

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