DE3007214C2 - Gasdruckregler für einen gasbeheizten Umlaufwasserheizer mit einem Gebrauchswasserbereiter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasdruckregler für eine gasbeheizte Wärmequelle gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, entsprechend dem Hauptanspruch des Hauptpatentes 06 044.

Dieses beschreibt einen Gasdruckregler für eine ⁵* gasbeheizte Wärmequelle, der eine Ein- und Auslaßkasimer für das Gas aufweist, die beide über einen Ventilsitz, der mit einem federrückstellbaren Ventilkörper versehen ist, miteinander in Verbindung stehen. Der Ventilkörper wird von einer Stellmembran angelenkt, die unter dem Druck der Auslaßkammer des Gases steht. Die andere Seite der Steilmembran ist Teil einer Druckkammer, die über einen Weg eines Drei-Wege-Ventils mit dem Vordruck des speisenden Gases in Verbindung steht. Diese Druckkammer kann über ein Membranventil entlastet werden, dessen Membran sowohl unter dem Druck an der Auslaßkammer des Druckreglers als auch unter dem Druck einer Fluidpumpe steht. Durch die Variation des durch die Fluidpumpe erzeugten Drucks kann somit der Durchsatz von Gas gesteuert werden.

Hierbei ist es nachteilig, daß nur der Oberzündgasdurchsatz geregelt werden kann, keinerlei ungeregelte Durchsätze jedoch erzeugt werden können.

Der vorliegenden Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung des Gasdruckreglers für einen Umlaufwasserheizer mit einem Gebrauchswasserbereiter einen Teiüastgasdurchsatz und csn Nennlastgasdurchsatz ungeregelt darstellen zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird in. gegenüber dem Hauptpatent eigenständig erfinderischer Weise, die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs hervorgehende Maßnahme vorgeschlagen.

Hierdurch wird erreicht, daß zum Beispiel für Heizungbetrieb und Oberzündgasstrom einstellbare Teilleistungen vorgegeben werden können, die die Regelfunktion des Gasdruckregiers unterlaufen.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteranspriiehen sowie der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die anhand der F i g. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Schaltung eines Umlaufwasserheizers mit einem Gebrauchwasserbereiter und

Fig.2 die schenatische Detaildarsteüung des Gasdruckreglers selber.

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Gemäß Fig.) ist ein Umlaufwasserheizer 1 an eine Vorlaufleitung 2 angeschlossen, die zu einem Verbraucher 3 führt, von dem wiederum eine Rücklaufleitung 4 zum Umlaufwasserheizer führt. Der Verbraucher 3 besteht hier aus einer Vielzahl parallel und/oder in Serie geschalteter Radiatoren, die regelmäßig mit nicht dargestellten Thermostatventilen an ihrem Einlaß bestückt sind.

Die Vorlaufleitung 2 gehl von e/nem Drei-Wege-Umschaltventil 5 ab, dessen einer Auslaß mit der Vorlaufleitung 2 und dessen anderer Auslaß mit der Gebrauchswasserbereiter-Vorlaufleitung 6 verbunden ist, die zu einem Gebrauchswasser-Wärmetauscher 7 führt, von dem eine Gebrauchswasserbereiter-Rücklaufleitung 8 abgeht, die sich an einer Vereinigungsstelle 9 mit der mit einer Pumpe versehenen Rücklaufleitung 4 vereinigt, um zu einem von Verbrennungsgasen eines Brenners 10 beaufschlagten Wärmetauscher 11 zu führen, an den sreh eine Leitung 12 anschließt, die zu dem Drei-Wege-Umschaltventil 5 führt. Bei dem Brenner 10 handelt es sich um einen Gasbrenner, der über eine Gasleitung 13 mit einem Gasdruckregler 14 verbunden ist. Zum Gasdruckregler 14 führt eine Stellstange 15, die von einem Membranschalter 16 ausgeht, von diesem Membranschalter geht eine weitere Stellstange 17 ab, die zu dem Drei-Wege-Umschaltventil 5 führt. Der Membranschalter 16 ist über eine Druckübertragungsleitung 18 mit einem Strömungsmesser 19 verbunden, der im Zuge einer Zapfleitung 20 für Zapfwasser liegt, die über eine Rohrschlange 21 im inneren des Gebrauchswasserbereiters 7 führt und an ihrem Ende von einem Zapfventil 22 beherrscht ist.

Aus der F i g. 2 geht der Gasdruckregler im einzelnen hervor: Dieser Gasdruckregler weist ein Gehäuse 30 auf, das im Zuge der Gasleitung 13 eine Einlaßkammer 31 und eine Auslaßkammer 32 aufweist. Zwischen Ein-und Auslaßkammer befindet sich ein Ventilsitz 33,

der von einem von einer Stange 34 angelenkten Ventilkörper 35. der unter der Rückstellkraft einer als Druckfeder ausgebildeten Feder 36 steht, im Ruhezustand verschließbar ist, wobei die Stellstange 34 mit einem Membranteller 37 einer als Stellmembran dienenden Membran 38 verbunden ist, die im Bereich der Auslaßkammer 32 an ihrem Rand druckdicht im Gehäuse 30 eingespannt ist. Ein- und Auslaßkammer sind somit iai Ruhezustand über das verschlossene Ventil 33,35 voneinander getrennt. Die Membran teilt eine Steuerkammer 39 ab, von der ein Kanal 40 zu einem Ventilmittelraum 4t führt. Der Ventilmittelraum 41 ist Eber zwei Ventilsitze 42 und 43 sowie eine Abströmöffnung 44 begrenzt. Der Ventilsitz 42 bildet mit einem Ventilkörper 97 ein Schaltventil.

An das Gehäuse 30 ist ein Fortsatz 100 angeschraubt, dessen abgewinkeltes Ende 101 einen Anschlag bildet. Mit dem Gehäuse 30 ist das Gehäuse des Membranschalters 16 verbunden, das in seinem Inneren die von der Membran 70 getrennten Membrankammern 71 und 72 aufweist Die Membrankammern 71 und 72 sind über die Leitung 18 an den Strömungsmesser 19 angeschlossen. Mit der Membran 70 ist der Membranfilter 69 verbunden, der mit der Stellstange 15 seinerseits verbunden ist. Die Stellstange 15 trägt einen Doppelanschlag 102, der mit zwei einstellbaren Schrauben 103 und 104 versehen ist. Während die Schraube 103 mit ihrem freien Ende mit dem Anschlag 101 zusammenwirkt, wirkt das freie Ende der Schraube 104 mit der Oberseite des Gehäuses 30 zusammen. Hieraus folgt, daß die Stellstange 15 nur zwischen beiden Anschlägen und deren Doppelanschlag bewegbar ist. Die Stellstange 15 ragt durch eine abgedichtete Öffnung in das Innere der Einlaßkammer 31 hinein und trägt an ihrem Ende einen Stopper 105. Dieser Stopper liegt in einem Abstand 106 von der Oberseite des Ventilkörpers 35. Der Stopper steht unter der Rückstellwirkung einer Druckfeder 107, die in der Einlaßkammer 31 angeordnet ist und sich gegenüber der Unterseite des Gehäuses 30 abstützt

Vom Ventilsitz 43 führt ein Kanal 45 zur einer Verzweigungsstelle 46, von der eine Steuerleitung 47 zur Auslaßkammer 32 führt. Ein weiterer Kanal 48 führt zu einer Membrankammer 49. die über eine Leitung 50, in der ein Ventilsitz 51 vorgesehen ist, mit der Abströmöffnung 44 verbunden ist. Mit dem Ventilsitz 51 wirkt unter Bildung eines weiteren Ventils, ein Ventilkörper 52 zusammen, der von einer sich gegenüber dem Gehäuse 30 abstützenden Druckfeder 53 in Öffnungsstellung bewegbar und beherrscht ist. Der Ventilkörper 52 ist an einer Hilfsmembran 54 befestigt, die unter der Wirkung einer als Druckfeder ausgebildeten Feder 55 steht, die vcn einer Stellschraube 56 justierbar ist, die ihrerseits in einem Gewinde im Gehäuse 30 gasdicht geführt ist.

Auf der der Membrankammer 49 abgewandten Seite der Membran 54 ist eine weitere, auch Druckraum genannte Membrankammer 57 gebildet, die über eine Öffnung 58 mit einer weiteren Membrankammer 59 in Verbindung steht. Diese Membrankammer 59 wird außer von dem Gehäuse 30 von einer Druckbegrenzungsmembran 6Ö begrenzt, die auf der der Membrankammer 59 abgewandten Seite eine weitere Membrankammer 61 bildet, in Welcher eine als Druckfeder ausgebildete Feder 62 gelagert ist, die sich gegenüber einem Federteller 631 abstützt, der Teil einer Justierschraube 110 ist, die im OehäUse 30, über ein Gewinde einstellbar, gelagert ist.

Der Strömungsmesser 19 ist in an sich bekannter Weise als Venturi ausgestattet und liegt im Zapfwasserweg 20.

Die Membrankammer 61 ist über eine Drosselbohrung 73 mit der Atmosphäre verbunden. Mit der Druckbegrenzungsmembran 60 ist ein Ventilkörper 74 verbunden, der mit einem im Gehäuse 30 angeordneten Ventilsitz 75 zusammenwirkt und ein Druckbegrenzungsventil bildet Der Ventilsitz 75 steht über eine

ίο Leitung 76 mit der Membrankammer 59 in Verbindung. Der Ventilkörper 74 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 77, die sich gegenüber dem Gehäuse 30 abstützt und das Bestreben hat, den Ventilkörper 74 von seinem Ventilsitz 75 abzuheben. Auf der anderen Seite der Leitung 76 schließt sich an den Ventilsitz 75 eine als Einlaßraum einer Fluidpumpe 83 dienende Kammer 78 an, die über eine Bohrung 79 relativ kleinen Querschnitts mit der Membrankammer 5B und über eine Zuluftbohrung 80 sowie einen Luftfilter 8i mit der

Atmosphäre verbunden ist. Ober eine Ansaugleitung 82 ist die Kammer 78 mit dem Saugstutzen der als Membranpumpe ausgebildeten Fluidpumpe 83 verbunden, die über eine Welle von einem nicht dargestellten Motor angetrieben ist Der Motor seinerseits ist von einem Stellglied mit Spannung bzw. elektrischer Leistung beaufschlagbar, um ein bestimmtes Aiitriebsverhalten aes Motors zu gewährleisten. Die Fluidpumpe weist eine Druckleitung 85 auf, die über eine Drossclbohrung 86 mit der Membrankammer 59 in

jo Verbindung steht.

Von der Einlaßkammer 31 gelangt Gas über eine Drosselbohrung 87 in einen Operator-Raum 88, der von dem Ventilsitz 42 begrenzt ist. Im Inneren des Operator-Raums ist ein Elektromagnet 89 vorgesehen,

J5 der über eine elektrische Zuleitung 90 mit elektrischer Leistung speisbar ist Mit dem Elektromagneten 89 wirkt ein Anker 91 zusammen, der als zweiarmiger Hebel 92 verlängert ist und bei 93 drehbar im Gehäuse 30 gelagert ist. Der Anker bzw. der Hebel steht unter der Wirkung einer Zugfeder 94, die an einem Ende am Gehäuse 30 befestigt ist. Am freien Ende des Hebels 92 ist über einen Drehpunkt 95 ein Stange 96 angelenkt, die mit einem Ventilkörper 97 verbunden ist, der mit den Ventilsitzen 42 und 43 korrespondiert.

Der eben beschriebene Gasdruckregler gemäG F i g. 2 hat folgende Funktion: Ausgehend von dem in der Zeichnung dargestellten Ruhezustand, ist der Ventilsitz 33 durch den Ventilkörper 35 unter der Ausdehnungswirkung der Druckfeder 36 verschlossen, das heißt, die

■>o Verbindung zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß ist unterbrochen. Die Membranpumpe 83 ist in Ruhe, Druckund Saugleitung· 85 bzw. 82 weisen zueinander keinen Differenzdruck auf. Die Ventile 97, 42 sowie 52, 51 und 74,75 sind geschlossen. Der Elektromagnet 89 ist

^r>'> stromlos. Die Gaszufuhr zu dem Brenner 10 ist unterbrochen.

Wird nun Gas am Brenner verlangt, so wird über die Leitung 90 der Elektromagnet 89 erregt, worauf dieser seinen Anker 91 anzieht und den Ventilkörper 97 vom

ί>° Sitz 42 auf den Sitz 43 bewegt und diesen Ventilsitz gegen die Wirkung der Rückstellfeder 94 verschließt. Somit ist der Kanal 47 und damit der Gasauslaß von der Kammer 39 druckmäßig abgetrennt. Sonk baut sich nunmehr Druck aus dem Gaseinlaß über die Einlaßkammer 31 und die Drosselbohrung 87 verzögert im Operator-Raum 88 auf Der Ventilmittelraum steht bei geschlossenem Ventil 52, 51 über den Kanal 40 mit der Kammer 39 in Verbindung, so daß sich langsam ein

Druck in dieser Kammer aufbaut, der dazu führt, daß der Ventilkörper 35 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 36 von seinem Ventilsitz 33 abhebt. In diesem Moment beginnt Gas vom Einlaß über die Einlaßkammer 31 zur Auslaßkammer 32 und damit über die Leitung 13 zum Brenner zu fließen. Der Druck in der Kammer 39 wird jedoch dadurch begrenzt, daß sich in der Auslaßkammer 32 ein Staudruck, verursacht durch die Stauwirkung der Brennerdüsen, im Brenner aufbaut. Der Rückstaudruck wirkt über die Leitung 47 und 48 auf die Membrankammer 49 und ist bestrebt, bei Ansteigen über einen gewissen Wert die Membran 54 gegen die Rückstellkraft der Feder 55 zu bewegen. Die Druckschwelle, bei der diese Bewegung eintritt, ist über die Stellschraube 56 einstellbar. Eine Bewegung der 1·-, Membran 54 gegen die Stellschraube 56 hat ein Abheben des Ventilkörpers 52 vom Ventilsitz 51 zur Folge, diese Bewegung wird durch die Druckfeder 53 unterstützt. Die Charakteristik der Druckfeder 53 ist aber wesentlich schwächer als die der Druckfeder 55. .>n Somit wird auch der Druck im Ventilmittelraum 41 begrenzt.

Die eben eingestellte Druckschwelle dient dazu, einen Gasdruck in der Auslaßkamrner 32 sicherzustellen, der für ein einwandfreies Überzünden im Bereich des r> angeschlossenen Rostbrenners notwendig ist. Ein zu kleiner Druck in der Auslaßkammer 32 bewirkt ein nur teilweises Brennen der Gasflammen im Rostbrenner, zu großer Überdruck wird eine Verpuffungserscheinung in der Feuerstelle zur Folge haben. jo

Soll nun der Gasdruck in der Auslaßkammer 32 auf einen Nennwert ansteigen, so wird die Membranpumpe 83 beaufschlagt, so daß die Membranpumpe 83 zu fördern beginnt. Somit baut sich in der Membrankammer 59, verzögert durch die Drosselbohrung 86, ein j; Druck auf. der über die Öffnung 58 auch in der Membrankammer 57 ansteht. Das bedeutet, daß das Ventil 52, 51 mehr oder weniger geschlossen wird. Der hier anstehende Druck wird begrenzt durch eine Stellbewegung der Membran 60. Steigt der Druck in der w Membrankammer 59 auf einen Wert an, der ein Einfahren der Membran 60 gegen die Rückstellkraft der Feder 62 bewirkt, so hebt der Ventilkörper 74 von seinem Sitz 75 unterstützt durch die Wirkung der Feder ab. Damit wird der Druck in der Membrankammer 59 begrenzt. Somit ist die Höhe des Drucks in der Membrankammer 59 proportional dem jeweiligen Nenndruck des gasförmigen Brennstoffes im Brenner.

Die bis eben beschriebene Funktion des Gasdruckreglers sowie der eben beschriebene Nennwert gelten für so Heizungsbetrieb.

Wird nunmehr durch Aufdrehen des Zapfventils 22 Warmwasser angefordert so beginnt Wasser aus dem Kaltwassernetz 20 über den Strömungsmesser 19 in die Rohrschlange 21 des Gebrauchswasserbereiters 7 zu fließen. Der Strömungsmesser 19 registriert den Gebrauchswasserdurchsatz und teilt ihn als Druckschwankung über die Meßleitung 18 dem Membranschalter 16 mit.

Der Motor der Membranpumpe ist. wie bereits geschildert, steuerbar. Je höher mithin der Förderdruck der Membranpumpe 83 ist. um so höher ist der Druck in der Membrankammer 59. |e größer dort der Druck ist. um so größer ist die Schließkraft des Ventils 52, 51. |e mehr dieses Ventil geschlossen wird, um so größer ist über den Operator-Raum 88 bzw. über den Druckweg 47, 48,50. 44.40 der Druck, der sich in der Kammer 39 aufbaut und der einen sich vergrößernden Gasdruck in der Auslaßkammer 32 zur Folge hat.

In der Fig. 2 ist der Ruhezustand der Teillaststeuerung dargestellt: Findet keine Beaufschlagung beider Membrankammern 71 und 72 statt, so zieht die Druckfeder 107 unter Entspannung den Stopper 105 so weit wie möglich an den Ventilkörper 35 heran, so daß der Abstand 106 zu einem Minimum wird. Somit kann zwischen dem Schließgrad des Ventilkörpers 35 und der maximalen öffnung des Ventilkörpers entsprechend einem Zu-Null-Werden des Abslandes 106 bei Anlegen des Ventilkörpers an den Stopper 105 ein geregelter Gasdurchsatz stattfinden, wobei die Steuerung über die Druckbeaufschlagung durch die Membran 54 geschieht. Übersteigt der Sollwert des Gasdurchsatzes diesen Wert, so kann der Ventilkörper 35 nicht weiter öffnen, das G-rät wird nunmehr mit einer gesteuerten Teillast bestimmt, wobei die Größe der Teillast abhängig ist von der Einstellung der Justierschraube 104. Wird nun das Gerät zur Durchwasserbereitung eingesetzt, so werden die beiden Membrankammer 71 und 72 mit Druck entsprechend der angegebenen Polarität beaufschlagt. Diese Druckdifferenz stammt von dem Strömungsmesser 19, der im Zapfwasserweg angeordnet ist. Bei Auftreten der Druckdifferenz bewegt sich die Membran derartig, daß die Stellstange 15 in den Membranschalter 16 einfährt. Somit wird der Stopper 105 vom Ventilkörper 35 weggezogen, mit wachsendem Gebrauchswasserdurchsatz durch den Strömungsmesser 19 nähert sich das Ende der Justierschraube 103 dem Anschlag 101, bis es dort zur Anlage kommt. Somit wird der maximale Stellwert des Ventilkörpers 35 erst bei größeren Gasdurchsätzen begrenzt. Der Regelbereich, gegeben durch die Auslenkung der Membran 54, wird somit vergrößert. Überschreitet der an und für sich notwendige Durchsatz durch das Ventil 35/33 den vorgegebenen Wert, so kann eine weitere Auslenkung des Ventilkörpers 35 nicht erfolgen, da dieser nunmehr an einem für Gebrauchswasserentnahme eingestellten Teillastwert über den Stopper 105 zur Anlage ! jmmt. Dieser größere Teillastwert kann durch Verdrehen der Justierschraube 103 eingestellt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Gasdruckregler für eine gasbeheizte Wärmequelle, mit einer in seinem Gehäuse angeordneten Einlaßkammer, die über einen von einem Ventilkörper beherrschten Ventilsitz mit einer Auslaßkammer in Verbindung steht, wobei der Ventilkörper von einer Feder und einer Membran beaufschlagt ist, deren eine Seite die Auslaßkammer und deren andere Seite eine mit der Einlaßkammer in Verbindung stehende Steuerkammer begrenzt, mit einem in der Verbindung von der Steuerkammer zur Einlaßkammer angeordneten Schaltventil, und mit einem weiteren Ventil, welches eine mit einer Feder beaufschlagte Hilfsmembran als Ventilkörper aufweist und die Steuerkammer nach Maßgabe eines eingestellten Sollwertes für eine Leistung der Wärmequelle über eine Steuerleitung mit der Auslaßkammer verbindet, wobei die Hilfsmembran einen Druckraum begrenzt, der von einer in ihrer Leistung entsprechend einer gewünschten Leistung der Wärmequelle steuerbaren Fluidpumpe beaufschlagt wird im Sinne einer Änderung des durch die Feder eingestellten Sollwertes, nach Patent 2906044, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des Gasdruckreglers für einen Umlaufwasserheizer (1) mit einem Gebrauchswasserbereiter (7) ein einstellbarer Doppelanschlag (102) für den zwischen Ein- (31) und Auslaßkammer (32) angeordneten Ventilkörper (35) zur Begrenzung des Stellwegs des Ventilkörpers vorgesehen ist und daß der Doppelanschlag (102) von einem Strömungsmesser (19) beaufschlagt ist, der dem Zapfwasserweg (20, 21, Ϊ2) des '-Jebrauchswasserbereiters (7) zugeordnet ist.

2. Gasdruckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellstange (15) für den Doppelanschlag (102) mit einer Rückstellfeder (107) versehen ist, die den Doppelanschlag (102) in Richtung Minimaldurchsatz zur Auslaßkammer (32), -»ο gesteuert durch den Ventilkörper (35), bewegt.

3. Gasdruckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellfeder (107) in der Einlaßkammer (31) des Gehäuses (30) angeordnet ist.