DE29623081U1

DE29623081U1 - Gas-Stellgerät

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Publication number: DE29623081U1
Application number: DE29623081U
Authority: DE
Original assignee: JCI REGELUNGSTECHNIK GmbH
Current assignee: JCI REGELUNGSTECHNIK GmbH
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2006-12-06

Description

Andrejewski, Honke & Sozien Patentanwälte

European Patent Attorneys * European Trademark Attorneys

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski (-1996 Diplom-Ingenieur Dr.-Ing. Manfred Honke * Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch * Diplom-Ingenieur Dr.-Ing. Rainer Albrecht * Diplom-Physiker Dr. Jörg Nunnenkamp * Diplom-Chemiker Dr. Michael Rohmann Anwaltsakte:

86 825/B*Ro D 45127 Essen, Theaterplatz D 45002 Essen, P.O. Box IO 02

18. August 1997

Gebrauchsmusteranmeldung

JCI Regelungstechnik GmbH Westendhof 45143 Essen

Gas-Stellgerät

Gebrauchsmusterabzweigung gemäß GebrMG § 5 aus 196 50 445.7-34 vom 5. Dezember 1996

Andrejewski, Honke & Sozien, Patentanwälte in Essen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Gas-Stellgerät für einen Gasgebläsebrenner in Heizungsanlagen, mit einem Gehäuse, das eine gaseinlaßseitige Kammer, eine gasauslaßseitige Kammer und mindestens eine Durchlaßöffnung mit Ventilsitz aufweist, einem Stellglied mit Hubanker und mindestens einen Ventilteller sowie einer Steuermagneteinrichtung mit Spule und einer auf das Stellglied wirkenden Schließfeder.

Gas-Stellgeräte der beschriebenen Art sind in der Praxis häufig für einen zweistufigen Betrieb des Gasgebläsebrenners eingerichtet. Bei einem zweistufigen Betrieb schaltet der Brenner temperaturgesteuert zwischen einer ersten und einer zweiten Brennstufe, wobei den beiden Brennstufen unterschiedliche Öffnungshübe des Gas-Stellgerätes zugeordnet sind. Die erste Stufe wird ferner zum Zünden des Brenners benötigt. Zur Einstellung der unterschiedlichen Öffnungshübe sind im Rahmen der bekannten Maßnahmen zwei Spulen vorgesehen, die nacheinander nach Maßgabe des gewünschten Öffnungshubes erregt werden. Aufgrund der beiden voluminösen Spulen haben die bekannten Gas-Stellgeräte beachtliche Abmessungen, Gewichte und eine hohe elektrische Leistung. Dies ist unbefriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für den zweistufigen Betrieb eines Gasgebläsebrenners geeignetes Gas-Stellgerät anzugeben, das sich durch kompakten Aufbau, geringes Gewicht und verminderte elektrische Leistungsaufnahme auszeichnet.

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Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Gas-Stellgerät mit

einem Gehäuse, das eine gaseinlaßseitige Kammer, eine gasauslaßseitige Kammer und mindestens eine Durchlaßöffnung mit Ventilsitz aufweist,

einem Stellglied mit Hubanker und mindestens einem Ventilteller,
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einer Steuermagneteinrichtung mit einer dem Hubanker zugeordneten Spule sowie einer auf das Stellglied wirkenden Schließfeder und

einer Stromquelle zur Abgabe von zwei dem Betrage nach unterschiedlichen Steuerströmen für die Spule,

wobei das Stellglied ein Anschlagelement aufweist/ das mit Steuerspaltabstand zur Anschlagfläche einer Spanneinrichtung angeordnet ist, wobei das Anschlagelement bei einem Stellglied-Öffnungshub an der Anschlagfläche anschlägt und bei Fortsetzung des Stellglied-Öffnungshubes eine Zusatzfeder gespannt wird. Vorzugsweise ist die Stromquelle eine Konstantstromquelle, welche zwei dem Betrage nach unterschiedliche Steuerströme für die Spule bereitstellt. Sie gibt beispielsweise für einen ersten Öffnungshub einen zwischen 40 % und 60 % des Nennstromes und für einen zweiten Öffnungshub einen zwischen 70 % und 90 % des Nennstromes vorgegebenen Steuerstrom ab. Nennstrom bezeich-

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net den sich unter normierten Bedingungen bei Nennspannung einstellenden Stromfluß durch die Spule.

Es bestehen verschiedene Möglichkeiten der weiteren Aus-5. gestaltung· des erfindungsgemäßen Gas-Stellgerätes. Eine erste Aus führungs form sieht vor, daß das Stellglied die Zusatzfeder durchfaßt, welche zwischen einer gehäusefesten Stützfläche und einer auf dem Stellglied beweglich angeordneten sowie von der Spanneinrichtung verstellbaren Federscheibe vorgespannt ist, und daß das Anschlagelement an das Stellglied fest angeschlossen ist und die Federscheibe von dem Sitz der Spanneinrichtung abhebt, wenn das Stellglied seinen Öffnungshub ausführt. Die Federscheibe bildet die Anschlagfläche, welche bei dieser Ausführungsform federbeweglich an der Zusatzfeder abgestützt ist.

Wird die Spule mit einem Steuerstrom beaufschlagt, der in einen dem ersten Öffnungshub zugeordneten Bereich fällt, öffnet das Stellglied gegen die Kraft der Schließfeder, bis das Anschlagelement an die von der Zusatzfeder beaufschlagte Federscheibe anschlägt. Die sich nun einstellende Federkraft, die sich aus den Federkonstanten der Schließfeder und der Zusatzfeder zusammensetzt, ist so groß, daß die Magnetkraft der stromdurchflossenen Spule nicht ausreicht, um das Stellglied weiter zu öffnen. Das Stellglied mit Ventilteller verharrt bei konstantem Steuerstrom in der durch die vorgespannte Federscheibe vorgegebenen Position. Der erste Öffnungshub entspricht dem Steuerspaltabstand zwischen Federscheibe und Anschlagelement bei stromloser

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Spule und ist mittels der Spanneinrichtung einstell- und veränderbar. Soll ein größerer, der zweiten Brennstufe des Gasgebläsebrenners zugeordneter Öffnungshub ausgeführt werden, wird die Spule mit einem höheren, ebenfalls vorgegebenen und konstanten Steuerstrom beaufschlagt. Dieser ist so groß bemessen, daß die Magnetkraft ausreicht, um das Stellglied gegen die Federkräfte der Schließfeder und der Zusatzfeder zu öffnen.

Die Erfindung schließt nicht aus, daß zwei oder mehr Zusatzfedern vorgesehen sind, wobei jede Zusatzfeder in der beschriebenen Weise zwischen einer gehäusefesten Stützfläche und einer auf dem Stellglied beweglich angeordneten Federscheibe vorgespannt ist. Jeder Federscheibe ist eine Spanneinrichtung sowie ein mit Steuerabstand auf dem Stellglied befestigtes Anschlagelement zugeordnet. Bei geeigneter Abstimmung der Steuerspaltabstände und Vorgabe geeigneter Steuerströme resultiert ein Gas-Stellgerät, das Öffnunghübe in mehreren Stufen ausführen kann und auch für einen drei- oder mehrstufigen Betrieb eines Gasgebläsebrenners geeignet ist.

In weiterer Ausgestaltung der beschriebenen Ausführungsform lehrt die Erfindung, daß das Stellglied eine an den Hubanker angeschlossene Stellstange aufweist, welche die Durchlaßöffnung durchfaßt und durch eine dem Hubanker gegenüberliegende Gehäusebohrung geführt ist. Die Zusatzfeder und die Federscheibe sind auf einem durch die Gehäusebohrung geführten Fortsatz der Stellstange ange-

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ordnet, an deren Ende ein Sicherungsring als Anschlagelement befestigt ist. Die Spanneinrichtung besteht vorzugsweise aus einem Deckel und einer in eine Gehäusebohrung des Deckels eingesetzten Einstellschraube. Der Deckel verschließt eine außenseitige, den Fortsatz aufnehmende Kammer des Gehäuses. Die Einstellschraube weist eine stirnseitige, von einer ringförmigen Stützfläche umgebene Sackbohrung auf, in die das den Sicherungsring tragende Ende des Fortsatzes derart einführbar ist, daß die Federscheibe bei stromloser Spule auf der ringförmigen Stützfläche der Einstellschraube aufliegt. Die beschriebene Anordnung zeichnet sich durch einen besonders einfachen und raumsparenden Aufbau aus. Die Stellstange ist dabei zweckmäßig geteilt ausgebildet und weist einen an dem Hubanker befestigbaren Ventiltellerträger auf, dessen von dem Hubanker abgewandtes Ende mit dem Fortsatz verschraubbar ist.

Bei der zuvor beschriebenen Aus führungs form ist die Anschlagfläche federbeweglich an der Zusatzfeder abgestützt.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lehre ist die Zusatzfeder am Hubanker angeordnet und stützt das Anschlagelement federbeweglich. Die Spanneinrichtung weist eine Einstellschraube auf, die in einem gehäusefesten Spulenkern der Steuermagneteinrichtung angeordnet ist und bei dieser Ausführungsform die Anschlagfläche bildet. Das Anschlagelement ist zweckmäßig an einen Bolzen angeschlossen, der in einer Längsbohrung des Hubankers beweglich geführt ist, wobei die Zusatzfeder zwischen dem Anschlagelement und einer Stützfläche des Hubankers einge-

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spannt ist. Vorzugsweise ist die Zusatzfeder in eine endseitige Aufnahmekammer des Hubankers eingesetzt. Ferner ist der Hubanker gegen eine stirnseitige Anschlagfläche des Spulenkerns bewegbar.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispxel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Gas-Stellgerät,

Fig. 2 die Kraftkennlinie der zu dem Gas-Stellgerät in Fig. 1 gehörenden Federanordnung.

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des Gas-Stellgerätes, ausschnittsweise und im Längsschnitt.

Das in Fig. 1 dargestellte Gas-Stellgerät ist für einen zweistufigen Gasgebläsebrenner in Heizungsanlagen bestimmt. Es besitzt ein Gehäuse 1, das eine gaseinlaßseitige Kammer 3, eine gasauslaßseitige Kammer 2 sowie zwei Durchlaßöffnungen 4 mit jeweils einem Ventilsitz 5 aufweist. Zum Aufbau des Gas-Stellgerätes gehören ferner ein Stellglied 6 mit Hubanker 7 und Ventilteller 8, eine Steuermagneteinrichtung mit einer dem Hubanker 7 zugeordneten Spule 9 sowie einer auf das Stellglied 6 wirkenden Schließfeder 10 und eine nicht dargestellte Stromquelle zur Abgabe von zwei dem Betrage nach unterschiedlichen Steuerströmen für die Spule 9. Das Stellglied 6 durchfaßt eine ebenfalls in

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Schließrichtung wirkende Zusatzfeder 11, die zwischen einer gehäusefesten Stützfläche 12 und einer auf dem Stellglied 6 beweglich angeordneten sowie von einer Spanneinrichtung 13 verstellbaren Federscheibe 14 vorgespannt ist, und weist ein endseitiges Anschlagelement 15 auf. Das Anschlagelement 15 ist bei stromloser Spule in der dargestellten Schließstellung des Stellglieds 6 mit einem Steuerspaltabstand a zur Federscheibe 14 angeordnet. Bei einem Stellglied-. Öffnungshub schlägt es nach Maßgabe des vorgegebenen Steuerstroms an der vorgespannten Federscheibe 14 an und hebt die Federscheibe 14 von dem Sitz der Spanneinrichtung 13 ab.

Die Funktionsweise des Gas-Stellgerätes wird anhand der Fig. 2 verständlich, welche die auf das Stellglied 6 wirkende Federkraft in Abhängigkeit des Öffnungshubes darstellt. Wenn die Spule mit einem Steuerstrom beaufschlagt wird, der wesentlich kleiner ist als der Nennstrom und im Ausführungsbexspiel ca. 50 % des Nennstromes beträgt, zieht der Hubanker 7 an und hebt das Stellglied gegen die Kraft der Schließfeder 10, bis das Anschlagelement 15 an die Federscheibe 14 anschlägt. Die sich nun einstellende Federkraft, die sich aus den Federkonstanten der Schließfeder 14 und der Zusatzfeder- 11 zusammensetzt, nimmt sprunghaft zu und wird so groß, daß die Magnetkraft der stromdurchflossenen Spule nicht ausreicht, um das Ventil weiter zu öffnen. Das Stellglied 6 und die daran befestigten Ventilteller 8 verharren bei konstantem Strom in der Position, die durch die Einstellung der Federscheibe 14 vorgegeben

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ist. Der Öffnungshub des Stellglieds entspricht dem Steuerspaltabstand a und beträgt im Ausführungsbeispiel 2 mm. Der Steuerspaltabstand a und damit der Öffnungshub ist mittels der Spanneinrichtung 13 einstell- und veränderbar.
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Soll das Gas-Stellgerät einen zweiten, größeren Öffnungshub ausführen, so wird die Spule 9 mit einem zwischen 70 % und 90 % des Nennstromes vorgegebenen Steuerstrom beaufschlagt. Der Steuerstrom für den größeren Öffnungshub ist so bemessen, daß die Magnetkraft der Spule 9 ausreicht, um das Stellglied 6 gegen die Summe der Federkräfte aus Schließfeder 10 und Zusatzfeder 11 zu öffnen. Im Ausführungsbeispiel wird mit einem Steuerstrom gearbeitet, der 80 % des Nennstromes beträgt, wobei sich ein Öffnungshub von insgesamt 6 mm einstellt.

Die Stromquelle ist eine Konstantstromquelle, welche für einen ersten Öffnungshub einen zwischen 40 % und 60 % des Nennstromes und für einen zweiten Öffnungshub einen zwischen 70 % und 90 % des Nennstromes vorgegebenen Steuerstrom abgibt. Durch eine Strombegrenzung auf Werte unterhalb des Nennstromes werden eine störende Erwärmung der Spule 9 sowie die Remanenzkraft des Elektromagneten reduziert. Arbeitet man mit Nennstrom, so kann die Remanenzkraft so groß werden, daß das Stellglied 6 nicht zurückfährt, wenn der Steuerstrom vom Wert der zweiten Stufe auf den Wert der ersten Stufe umgeschaltet wird.

Die konstruktive Ausführung des Stellglieds 6 und der Spanneinrichtung 13 soll anhand der Fig. 1 im folgenden

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näher erläutert werden- Der Fig, 1 entnimmt man, daß das Stellglied 6 eine an den Hubanker 7 angeschlossene Stellstange 16 aufweist, welche die Durchlaßöffnungen 4 durchfaßt und durch eine dem Hubanker 7 gegenüberliegende Gehäusebohrung 17 geführt ist. Die Zusatzfeder 11 und die Federscheibe 14 sind auf einem durch die Gehäusebohrung 17 geführten Fortsatz 18 der Stellstange 16 angeordnet, an dessen Ende ein Sicherungsring als Anschlagelement 15 befestigt ist. Die Spanneinrichtung 13 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Deckel 19 und einer in eine Gewindebohrung des Deckels 19 eingesetzten Einstellschraube 20. Der Deckel 19 verschließt eine außenseitige, den Fortsatz aufnehmende Kammer des Gehäuses 1. Die Einstellschraube 20 weist eine stirnseitige, von einer ringförmigen Stützfläche umgebene Sackbohrung 21 auf, in die das den Sicherungsring 15 tragende Ende des Fortsatzes 18 derart einführbar ist, daß die Federscheibe 14 bei stromloser Spule 9 auf der ringförmigen Stützfläche der Einstellschraube 20 aufliegt. Schließlich entnimmt man der Fig. 1, daß die Stellstange 16 geteilt ausgebildet ist und einen an dem Hubanker befestigbaren Ventiltellerträger aufweist, dessen von dem Hubanker 7 abgewandtes Ende mit dem Fortsatz 18 verschraubbar ist.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gas-Stellgerätes ist die Zusatzfeder 11 am Hubanker 7 angeordnet und stützt das Anschlagelement 15' federbeweglich. Die Spanneinrichtung 13 weist eine Einstellschraube 20' auf, die in einem gehäusefesten Spulen-

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kern 22 der Steuermagneteinrichtung angeordnet ist und die Anschlagflache 14' bildet. Auch bei dieser Ausführungsform ist das Anschlagelement 15' mit Steuerspaltabstand a zur Anschlagfläche 14' der Spanneinrichtung angeordnet. Es schlägt bei einem Stellgliedöffnungshub an der Anschlagfläche 14' an. Bei Fortsetzung des Stellglxedöffnungshubes wird die das Anschlagelement 15' stützende Zusatzfeder 11 gespannt.

Der Fig. 3 entnimmt man, daß das Anschlagelement 15' an einen Bolzen 23 angeschlossen ist, der in einer Längsbohrung des Hubankers 7 beweglich geführt ist, und daß die Zusatzfeder 11 zwischen dem Anschlagelement 15' und einer Stützfläche 24 des Hubankers 7 eingespannt ist. Die Zusatzfeder 11 ist in einer endseitigen Aufnahmekammer des Hubankers 7 angeordnet und dadurch seitlich geführt. Man erkennt ferner, daß der Hubanker 7 gegen eine stirnseitige Anschlagfläche 25 des Spulenkerns 22 bewegbar ist. Diese Anschlagfläche 25 begrenzt den maximalen Öffnungshub.

Claims

Andrejewski, Honke & Sozien, Patentanwälte In Essen - 11 - Schutzansprüche

1. Gas-Stellgerät für einen Gasgebläsebrenner in Heizungsanlagen , mit

einem Gehäuse (1), das eine gaseinlaßseitige Kammer (3), eine gaßauslaßseitige Kammer (2) und mindestens eine Durchlaßöffnung (4) mit Ventilsitz (5) aufweist,

einem Stellglied (6) mit Hubanker (7) und mindestens einem Ventilteller (8),
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einer Steuermagneteinrichtung mit einer dem Hubanker (7) zugeordneten Spule (9) sowie einer auf das Stellglied (6) wirkenden Schließfeder {10) und

einer Stromquelle zur Abgabe von zwei dem Betrage nach unterschiedlichen Steuerströmen für die Spule {9),

wobei das Stellglied (6) ein Anschlagelement {15, 15') aufweist, das mit Steuerspaltabstand (a) zur Anschlagfläche {14, 14') einer Spanneinrichtung (13) angeordnet ist, wobei das Anschlagelement {15, 15') bei einem Stellglied-Öffnungshub an der Anschlagfläche (14, 14') anschlägt und bei Fortsetzung des Stellglied-Öffnungshubes eine Zusatzfeder (11) gespannt wird.

2. Gas-Stellgerät nach Anspruch 1, wobei die Stromquelle eine Konstantstromquelle ist, welche für einen ersten

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Öffnungshub einen zwischen 40 % und 60 % des Nennstromes und für einen zweiten Öffnungshub einen zwischen 70 % und 90 % des Nennstromes vorgegebenen Steuerstrom abgibt.

3. Gas-Stellgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stellglied (6) die Zusatzfeder (11) durchfaßt, welche zwischen einer gehäusefesten Stützfläche (12) und einer auf dem Stellglied beweglich angeordneten sowie von der Spanneinrichtung verstellbaren Federscheibe (14), welche die Anschlagfläche bildet, vorgespannt ist, wobei das Anschlagelement (15) an das Stellglied (6) fest angeschlossen ist und die Federscheibe (14) von dem Sitz der Spanneinrichtung (13) abhebt, wenn das Stellglied (6) seinen Öffnungshub ausführt.

4. Gas-Stellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Stellglied (6) eine an den Hubanker (7) angeschlossene Stellstange (16) aufweist, welche die Durchlaßöffnung (4) durchfaßt und durch eine dem Hubanker (7) gegenüberliegende Gehäusebohrung (17) geführt ist, wobei die Zusatzfeder (11) und die Federscheibe (14) auf einem durch die Gehäusebohrung (17) geführten Fortsatz (18) der Stellstange (16) angeordnet sind und wobei an dem Ende des Fortsatzes (18) ein Sicherungsring als Anschlagelement (15) befestigt ist.

5. Gas-Stellgerät nach Anspruch 4, wobei die Spanneinrichtung (13) aus einem Deckel (19) und einer in eine Gewindebohrung des Deckels (19) eingesetzten Einstellschraube (20) besteht, wobei der Deckel (19) eine außenseitige, den

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Fortsatz (18) aufnehmende Kammer des Gehäuses (1) verschließt und wobei die Einstellschraube (20) eine stirnseitige, von einer ringförmigen Stützfläche umgebene Sackbohrung (21) aufweist, in die das den Sicherungsring tragende Ende des Fortsatzes (18) derart einführbar ist, daß die Federscheibe (14) bei stromloser Spule (9) auf der ringförmigen Stützfläche der Einstellschraube (20) aufliegt.

6. Gas-Stellgerät nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Stellstange (16) geteilt ausgebildet ist und einen an dem Hubanker (7) befestigbaren Ventxltellerträger aufweist, dessen von dem Hubanker (7) abgewandtes Ende mit dem Fortsatz (18) verschraubbar ist.

7. Gas-Stellgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zusatzfeder (11) am Hubanker (7) angeordnet ist und das Anschlagelement (15') federbeweglich stützt, wobei die Spanneinrichtung (13) eine Einstellschraube (20') aufweist, die in einem gehäusefesten Spulenkern (22) der Steuermagneteinrichtung angeordnet ist und die Anschlagfläche (14') bildet.

8. Gas-Stellgerät nach Anspruch 7, wobei das Anschlagelement (15') an einen Bolzen (23) angeschlossen ist, der in einer Längsbohrung des Hubankers (7) beweglich geführt ist, und wobei die Zusatzfeder (11) zwischen dem Anschlagelement (15') und einer Stützfläche (24) des Hubankers (7) eingespannt ist.

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9. Gas-Stellgerät nach Anspruch 8, wobei die Zusatzfeder (11) in einer endseitigen Aufnahmekammer des Hubankers (7) eingesetzt ist.

10. Gas-Stellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Hubanker (7) gegen eine stirnseitige Anschlagfläche (25) des Spulenkerns (22) bewegbar ist.