DE3141216C2 - - Google Patents
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Classifications
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- F23N3/047—Regulating air supply or draught by operation of single valves or dampers by temperature sensitive elements using mechanical means
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1.
Belüftete Gasfeuerstätten, bei denen das Abführen der Ver
brennungsprodukte durch natürlichen Zug erfolgt, sind mit
einer Strömungssicherung versehen, welche die Brennkammer
gegenüber einem übermäßigen Aufwärtszug oder Abwärtszug
in der Abgasleitung isoliert. Die Leitung zwischen einer
Entlastungs- oder Sicherheitsöffnung der Strömungssiche
rung und der Außenluft ist ständig offen und verursacht
somit Wärmeverluste insbesondere bei kalten oder windigem
Wetter.
Um die Wärmeverluste zu reduzieren, werden automatische Ab
sperrvorrichtungen zwischen der Strömungssicherung und dem
Anschluß der Abgasleitung angeordnet. Die Wärmeverluste
werden so gering wie möglich gehalten, indem man den Luft
strom in der Abgasleitung auf ein die Sicherheitsanforde
rungen noch erfüllendes Minimum beschränkt.
Bei einer Gasfeuerstätte, die sich in Betriebsbereitschaft
befindet, entspricht dieses sichere Minimum einem Luftstrom,
der ausreicht, um die Abgase der Zündflamme abzuführen,
sofern eine solche vorgesehen ist, und um einen gewissen
Luftaustausch in der Abgasleitung zu gewährleisten und
damit eine übermäßige Kondensation zu verhindern.
Beim Betrieb der Feuerstätte entspricht dem sicheren Minimum
ein Luftstrom, der ausreicht, um die Verbrennungsprodukte
abzuführen, während gleichzeitig die erwärmte Raumluft
unabhängig von dem veränderlichen Zug in der Abgasleitung
zurückgehalten wird. Es wurden bereits thermisch gesteuerte
Abgasklappen entwickelt, um diese Absperrung der Abgaslei
tung zu erreichen. Thermisch gesteuerte Abgasklappen öffnen
den Durchflußquerschnitt in Abhängigkeit der vom Haupt
brenner gelieferten Wärme. Das bedeutet, daß Verbrennungs
produkte zu der Absperrklappe aufsteigen, während sie noch
geschlossen ist, und zeitweilig duch die Entlastungsöffnung
der Strömungssicherung austreten.
Aus der nicht vorveröffentlichten DE 30 46 531 A1 ist eine
Absperrvorrichtung der eingangs genannten Art für Abgasleitungen einer Feuerstätte
mit einer durch eine Betätigungsvorrichtung zwischen einer
ersten und einer zweiten Stellung verstellbare Absperrklappe
bekannt. Dabei ist vorgesehen, daß die Betätigungsvorrich
tung ein Betätigungselement umfaßt, das aus einem Form-Ge
dächtnis-Eigenschaften besitzenden Material besteht und
bei einer Temperatur oberhalb der Verformungstemperatur
des Materials eine erste Gestalt und bei einer Tempera
tur unterhalb der Verformungstemperatur eine zweite Ge
stalt aufweist, wobei das Betätigungselement mit der Ab
sperrklappe zu deren Verstellung zwischen der der ersten
Gestalt entsprechenden ersten Stellung und der der zweiten
Gestalt entsprechenden zweiten Stellung gekuppelt ist und
wobei eine Heizvorrichtung vorgesehen ist, um das Betäti
gungselement auf eine Temperatur oberhalb seiner Verfor
mungstemperatur zu erwärmen.
Die Heizeinrichtung ist dabei nach den Ausführungsbeispielen
von einer elektrischen Fremdbeheizung gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrich
tung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf eine besondere
Fremdheizung verzichten zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merk
male.
Formgedächtnismaterialien sind Titan-Nickel-Legierungen mit
einem Anteil von ca. 55% Nickel. Da die Formänderung des
Formgedächtnismaterials bei Erreichen der Phasenänderungs
temperatur praktisch verzögerungsfrei erfolgt, wird der
Durchlaßquerschnitt der Abgasleitung bei Erwärmung des
Formgedächtnismaterials auf seine Phasenänderungstemperatur
praktisch schlagartig so weit freigegeben, wie dies aufgrund
der vorgegebenen Form des Formgedächtnismaterials möglich
ist.
Das Steuerorgan kann vollständig aus dem Formgedächtnis
material bestehen oder ein aus dem Formgedächtnismaterial
bestehendes zweites Element umfassen. Um beispielsweise den
Einsatz des teuren Formgedächtnismaterials auf ein Minimum
zu beschränken, kann das erste Element als Betätigungs
element und das zweite Element als das eigentliche Absperr
element ausgebildet sein. Dabei bietet sich eine weitere
Möglichkeit zur Steuerung des Abgasstroms, wenn das zweite
Element aus einem Thermostat-Material besteht, das seine
Gestalt im wesentlichen proportional zur Temperaturänderung
verändert, wobei das erste und das zweite Element derart
miteinader kombiniert sind, daß eine teilweise Freigabe
während der Anfangsphase des Temperaturanstiegs nach dem
Zünden des Brenners der Feuerstätte sehr rasch erfolgt und
darauf das weitere Öffnen des Durchlaßquerschnitts im
wesentlichen proportional zu dem weiteren Temperaturanstieg
erfolgt.
Während des Betriebs der Feuerstätte kann die Menge der
Verbrennungsprodukte variieren, wenn beispielsweise die
Feuerstätte mit einem mehrstufigen oder modulierenden Gas
ventil versehen ist. Auch kann der Zug in der Abgasleitung
hoch oder niedrig sein abhängig von der Höhe der Abgaslei
tung und den Wetterbedingungen. Die vorstehend beschriebene
Ausführungsform mit einem zweiten Element aus einem Thermo
stat-Material gibt die Möglichkeit, den Verlust an Raumluft
unabhängig von den obengenannten Änderungen des Zuges
und der Menge an Verbrennungsprodukten so gering wie möglich zu
halten und einerseits auf alle Fälle eine den Sicherheitsanforde
rungen entsprechende Öffnung des Durchflußquerschnittes zu er
reichen, andererseits aber den Durchflußquerschnitt und damit den
Abgasstrom kontinuierlich mit der Temperatur der Abgase zu ver
ändern.
Es kann jedoch auch von Vorteil sein, das zweite Element nicht aus
einem Thermostat-Material wie beispielsweise einen Bimetall,
sondern aus normalem Blech herzustellen. Wenn das Steuerorgan bei
Erreichen der normalen Betriebstemperatur der Feuerstätte voll
ständig geöffnet ist und an einem Anschlag anliegt, besteht bei
einem aus einem Bimetall bestehenden zweiten Element die Gefahr,
daß bei einem weiteren Temperaturanstieg das Bimetall versucht,
sich weiter zu verstellen. Da das Steuerorgan jedoch an dem An
schlag anliegt, können die bei der Verformung des Bimetalls auf
tretenden Kräfte dazu führen, daß das Steuerorgan oder mit ihm ver
bundene Element bleibend verbogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind das erste und das
zweite Element blattförmig ausgebildet und derart miteinander
verbunden und angeordnet, daß sie sich in der Schließstellung im
wesentlichen quer zur Durchflußrichtung und in der Öffnungs
stellung im wesentlichen parallel zur Durchflußrichtung der Abgase
in dem Durchflußkanal erstrecken.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das erste
Element von einem rohrförmigen Betätigungselement gebildet, das
bei Erreichen seiner Phasenänderungstemperatur eine Torsionsbe
wegung um die Rohrachse ausführt, mit seinem einen Ende an der
Wand des Durchflußkanales befestigt ist, sich quer zur Richtung des
selben erstreckt und an seinem freien Ende mit dem in Form einer
Absperrklappe ausgebildeten zweiten Element derart verbunden ist,
daß die Absperrklappe beim Übergang des Betätigungselementes
zwischen seinen beiden Formen zwischen einer Absperrstellung und
einer Öffnungsstellung verstellbar ist. Vorzugsweise ist das rohr
förmige Betätigungselement mit Durchbrechungen versehen, so daß
die heißen Abgase in das Rohr eintreten und das Betätigungselement
rasch erwärmen können.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht
darin, daß das aus dem Formgedächtnis-Material bestehende Element
des Steuerorgans im Abgasstrom angeordnet ist und daß somit
keine eigene Heizvorrichtung erforderlich ist, um das Formge
dächtnismaterial auf seine Phasenänderungstemperatur zu erwärmen.
Dies stellt nicht nur eine Ersparnis dar, sondern erhöht auch die
Sicherheit der Vorrichtung, da bei Auftreten heißer Abgase der
Durchflußquerschnitt der Abgasleitung in jedem Falle so weit ge
öffnet wird, daß die Abgase in der für einen sicheren Betrieb er
forderlichen Weise abgeführt werden können. Beim Erwärmen eines
Betätigungselementes mittels einer Zusatzheizung besteht immerhin
die Gefahr, daß diese Zusatzheizung aus irgendeinem Grunde nicht
funktioniert und eine Öffnung der Absperreinrichtung somit trotz
des Auftretens von Abgasen unterbleibt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Ver
bindung mit den Zeichnungen die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen erläutert. Darin zeigt
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer üblichen bekannten Kombi
nation einer Heizvorrichtung mit einer Strömungssicherung einer
Absperrvorrichtung und einem Anschlußelement einer Abgasleitung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bekannten thermisch
gesteuerten Abgasabsperreinrichtung,
Fig. 3 einen Axialschnitt durch eine Absperreinrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei die Betätigungselemente
oder Steuerorgane in ihrer geschlossenen Stellung dargestellt sind,
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht, welche die Steuer
organe in einer mittleren Stellung zeigt,
Fig. 5 eine der Fig. 3 entsprechende Ansicht, welche die Steuer
organe in ihrer vollständig geöffneten Stellung zeigt,
Fig. 6 einen Axialschnitt durch eine Absperreinrichtung gemäß
einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 eine grafische Darstellung der typischen funktionalen Be
ziehung zwischen der Durchflußquerschnittsfläche und der Tempe
ratur während des Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
und
Fig. 8 einen teilweisen schematischen Axialschnitt durch eine Ab
sperreinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Er
findung.
Zunächst soll anhand der Fig. 1 und 2 der Stand der Technik
beschrieben werden. Fig. 1 zeigt eine typische, bekannte Anordnung,
umfassend eine Heizeinrichtung 10, eine Strömungssicherung 12,
eine Absperreinrichtung 14 für die Abgasleitung und einen Abgas
leitungsanschluß 16. Während des normalen Betriebes strömen die
Abgase von der Heizvorrichtung durch den Einlaß 18 der Strömungs
sicherung, die Strömungssicherung 12, deren Auslaß 22 und die Ab
sperreinrichtung 14 in den Abgasleitungsanschluß 16. Wenn ein
übermäßiger Zug herrscht, werden beträchtliche Mengen von die Ab
gase verdünnender Luft durch die ringförmige Entlastungsöffnung
24 der Strömungsrichtung eingezogen. Wenn dagegen ein einwärts
oder abwärts gerichteter Zug die Strömungsrichtung der Abgase in
der Abgasleitung umkehrt, treten diese aus der Abgasleitung durch
die Auslaßöffnung 22 der Strömungssicherung ein, worauf die Ver
brennungsprodukte aus der Heizvorrichtung durch die Einlaßöffnung
18 der Strömungssicherung und die Entlastungsöffnung 24 der
Strömungssicherung in den Raum austreten, wie dies durch den Pfeil
26 angedeutet ist. In dem Fall eines übermäßigen Aufwärtszuges oder
Abwärtszuges isoliert die Strömungssicherung den Verbrennungsvor
gang in der Heizvorrichtung gegenüber störenden Strömungen.
Strömungssicherungen sind daher notwendige Elemente von Gasfeuer
stätten mit natürlichem Abzug.
Fig. 2 zeigt eine bekannte thermisch gesteuerte Abgasklappe.
Die Abgasklappe umfaßt ein rohrförmiges Gehäuse 28, das durch
Trennwände 30 in Abschnitte unterteilt ist, die im vorliegenden
Beispiel als 4 Quadranten dargestellt sind. Jeder Quadrant ist
von einem dünnen geschlitzten Bimetallblatt 32 bedeckt. Die
Bimetallblätter sind mit ihren oberen Kanten an den Trennwänden
30 befestigt und krümmen sich bei Raumtemperatur aufwärts, wo
bei sie mit ihren freien Enden das Gehäuse 28 berühren und
dadurch im wesentlichen die Absperreinrichtung schließen. Die
Temperatur der heißen Verbrennungsprodukte bewirkt, daß sich die
Bimetallblätter strecken und somit den Durchtritt zur Abgaslei
tung hin freigeben.
Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine erste Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung 33 zur Steuerung des Abgasstromes
in einer geschlossenen Stellung, einer mittleren Stellung und
einer geöffneten Stellung. Die Steuervorrichtung 33 umfaßt ein
Gehäuse 34, eine an dem Gehäuse befestigte Trennwand 36 ähnlich
der in der Fig. 2 dargestellten Trennwand 30 und zwei klappenför
mige Steuerorgane mit je zwei Klappenbetätigungselementen 38
und 40, die unterschiedliche Temperatur-Ansprechcharakteristiken
aufweisen.
Das Betätigungselement 38 hat die Form eines flachen Blattes
und ist an der Trennwand mit Nieten, durch Punktschweißen oder
auf andere Weise befestigt. Das Betätigungselement 38 besteht aus
einem geeigneten "Formgedächtnis"-Eigenschaften aufweisenden
Material, wie beispielsweise einer
Nickel-Titan-Legierung, die nach einer Wärmebehandlung
bei gleichzeitiger mechanischer Verformung zu thermo-ela
stischen martensitischen reversiblen Umformung an ihrer Phasenände
rungstemperatur fähig ist, die auch als reversibles Formgedächt
nis bezeichnet wird. Die Phasenänderungstemperatur (beispiels
weise 80°C) hängt von der speziellen Zusammensetzung der Legierung
und dem Herstellungsverfahren ab. Das Betätigungselement 40 be
sitzt ebenfalls die Form eines flachen Blattes und ist an dem
Formgedächtniselement 38 mit Nieten oder anderen Befestigungs
elementen befestigt. Das Element 40 besteht aus einem geschlitzten
Bimetall-Element (das auch als thermostatisches Metall bezeichnet
wird) mit einer Formänderungscharakteristik, die annähernd pro
portional der Temperaturänderung ist.
Fig. 3 zeigt die Betätigungselemente 38 und 40 in ihrer ge
schlossenen Stellung. Diese Stellung wid während der Bereit
schaftszeiten der Heizvorrichtung eingenommen. Wenn die Heizvor
richtung in Betrieb genommen wird, erreichen die heißen Ver
brennungsprodukte des Hauptbrenners die Absperreinrichtung. Das
blattförmige Formgedächtnis-Element 38 wird durch die Verbren
nungsgase auf seine Phasenänderungstemperatur erhitzt und geht
dabei von der Gestalt 38 in die Gestalt 38′ über. Da die Ge
staltänderung des Formgedächtnis-Elementes 38 im wesentlichen
ohne zeitliche Verzögerung bei Erreichen der Phasentemperatur er
folgt, wird beim Zünden des Brenners rasch eine relativ große
Öffnung zwischen dem freien Ende des Bimetallblattes 40′ und dem
Gehäuse 34′ geschaffen.
Die grafische Darstellung in Fig. 7 zeigt die Änderung des Durch
flußquerschnittes in der Abgassperreinrichtung, d. h. die Änderung
der Querschnittsfläche zwischen dem Gehäuse und den Betätigungs
elementen, als eine Funktion der Temperatur dieser Elemente. Ge
mäß der grafischen Darstellung zeigt die Kurve bei 41 einen
steilen Anstieg, wenn die Temperatur die Phasenänderungstempe
ratur des Formgedächtnis-Elementes erreicht, wodurch eine rasche
und große Verformung des Formgedächtniselementes mit einer ent
sprechend raschen Vergrößerung des Durchflußquerschnittes be
wirkt wird. Der weitere Temperaturanstieg bewirkt, daß das Bi
metallelement 40′ sich streckt, bis es bei einer angenommenen
Maximaltemperatur, beispielsweise 300°C die in der Fig. 5 darge
stellte gestreckte Form 40′′ besitzt. Der Einfluß auf die Durch
tritts-Querschnittsfläche wird durch den Ast 42 der in der
Fig. 7 dargestellten Kurve wiedergegeben.
Ein zunehmender Zug in der Abgasleitung, der zusätzliche Raum
luft durch die Entlastungsöffnung der Strömungssicherung an
saugt, senkt die Temperatur des Verbrennungsgas-Luft-Gemisches,
welches durch die Absperreinrichtung hindurchströmt und bewirkt,
daß die Form des Bimetallblattes zwischen den Stellungen 40′′ und
40′ variiert.
Fig. 6 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Zug-
Steuereinrichtung 43. Die Anordnung 43 umfaßt ein Gehäuse 44 mit
einem im wesentlichen quadratischen Querschnitt, einem runden
Einlaß 46 und einem runden Auslaß 48, sowie zwei symmetrisch
einander gegenüber angeordnete Sätze von Betätigungselementen
50, 56 und 52, 58. In der Figur ist die geschlossene Stellung der
Elemente in durchgezogene Linien dargestellt, während die an
fängliche Öffnungsstellung des rechten Elementes in strichpunk
tierten Linien bei 58′ wiedergegeben ist und die vollgeöffnete
Stellung in strichpunktierten Linien bei 58′′ dargestellt ist. Die
Elemente 50 und 52 bestehen aus einem Formgedächtnis-Material
wie beispielsweise einer
Nickel-Titan-Legierung und haben die Form von flachen Blättern,
die an einander gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses mit Hilfe
von Nieten 54 befestigt sind. Die Elemente 56 und 58 bestehen
aus geschlitzten Bimetallelementen und sind mit Nieten 60 an den
gehäusefernen Enden der Formgedächtnis-Blätter 50 und 52 be
festigt. Die Bimetallblätter sind so ausgebildet, daß sie sich
quer über die Breite des Gehäuses der Absperreinrichtung hin mit
ihren freien Enden berühren und dadurch den Durchtrittskanal durch
die Absperreinrichtung bei Raumtemperatur im wesentlichen ab
schließen, wie dies durch die mit ausgezogenen Linien in der
Fig. 6 dargestellte Stellung der Elemente gezeigt wird. Bei der
Zündung des Hauptbrenners erwärmen die zunehmenden Verbrennungs
produkte die temperaturempfindlichen Blätter der Absperrvorrich
tung. Sobald die Phasenänderungstemperatur der Formgedächtnis
blätter erreicht ist, beispielsweise 80°C, strecken sich die
Form-Gedächtnisblätter praktisch ohne Verzögerung in ihre Form
52′, woduch eine Durchtrittsöffnung für die Verbrennungsprodukte
freigegeben wird. Ein weiterer Temperaturanstieg bewirkt, daß
sich die Bimetallblätter strecken und bei der vorgesehenen
Maximaltemperatur, beispielsweise 300°C, die Form 58′′ annehmen.
Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform sind die Bi
metallblätter so ausgebildet, daß sie den freien Durchtritts
querschnitt zwischen der anfänglichen Öffnung, die durch die
Phasenänderung der Formgedächtnis-Blätter bestimmt wird, und der
vollen Öffnung variieren.
In ihrer geschlossenen Stellung erstrecken sich die Bimetall
elemente 56 und 58 schräg über die Breite des Durchflußkanals
und lenken den Gasstrom auf die Formgedächtnis-Elemente 50 und 52.
Dadurch wird die Erwärmung der Formgedächtnis-Elemente be
schleunigt, um ihre Ansprechzeit nach dem Zünden des Brenners
zu verringern.
Die in der Fig. 6 beschriebene Ausführungsform bietet zusätz
liche Vorteile. Wenn die durch die Absperreinrichtung strömenden
Gase die vorgesehene Maximaltemperatur erreicht haben, werden
die Verschlußelemente vollständig aus dem Durchflußquerschnitt
bewegt. Der Strömungswiderstand wird dadurch minimal gehalten.
Sollte ferner die Temperatur über die vorgesehene Maximaltempe
ratur ansteigen, so können dadurch nicht die temperaturempfind
lichen Elemente beschädigt werden, da die Bimetallblätter mit
ihren freien Enden das Gehäuse berühren werden und somit das
Strömen von heißen Gasen über die Bimetall-Oberflächen verhindert
wird. Lediglich die Seite, welche dem Mittelpunkt der Absperrein
richtung zugewandt ist, wird weiterhin von den heißen Gasen er
reicht, während die dem Gehäuse zugewandte Seite durch den Luft
strom gekühlt wird, der durch kleine Lüftungseinlaßöffnungen 64
und -auslaßöffnungen 66 ein- bzw. austritt und eine Kammer 68
zwischen den Absperrelementen und einem durchmessergrößeren Ab
schnitt 70 des Gehäuses durchströmt.
Die Formgedächtnis-Elemente können kürzer oder länger als darge
stellt sein. Sie können auch so gestaltet sein, daß sie eine
kleinere oder größere Winkelbewegung bei Erreichen ihrer Phasen
änderungstemperatur ausführen.
In Fällen, wo eine Modulation des Durchflußquerschnittes während
des Betriebs der Heizvorrichtung nicht erforderlich ist, kann
das Verschlußelement der Absperreinrichtung der Abgasleitung
vollständig aus einer Formgedächtnis-Legierung bestehen.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Absperrelemente der
Absperreinrichtung aus verschiedenen Formgedächtnis-Blättern mit
verschiedenen Phasenänderungstemperaturen herzustellen.
Die meisten Formgedächtnis-Materialien mit zwei unterschiedlichen
Zuständen entwickeln mehr Kraft beim Übergang vom kalten in den
heißen Zustand als bei der Rückkehr vom heißen in den kalten
Zustand. Dies liefert eine zusätzliche Möglichkeit zur Erhöhung
der Sicherheit. Wenn eine Schmutzansammlung oder Fremdmaterialien
einen Widerstand gegen die Bewegung der Formgedächtnisblätter
bewirken sollten, so zeigen sie eine größere Neigung sich zu
öffnen und offen zu bleiben als in der geschlossenen Stellung
zu versagen.
Wenn die Rückkehrkraft des Formgedächtnis-Materials sehr gering
ist oder wenn die Gasfeuerstätte es wünschenswert erscheinen
läßt, annähernd dieselbe Kraft für das Öffnen wie für das
Schließen der Formgedächtnis-Komponenten der Absperreinrichtung
zur Verfügung zu haben, können die Formgedächtnis-Blätter bei
ihrer Rückkehr durch eine Feder unterstützt werden.
Die Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor
richtung, bei welcher das Steuerorgan nur durch die Formänderung
eines aus einem Formgedächtnis-Material bestehenden Betätigungs
elementes verstellt wird.
In einem rohrförmigen Durchflußgehäuse 72 mit kreisförmigen
Querschnitt ist ein rohrförmiges Rohrstück 74 mit seinem
einen Ende an der Wand des Durchflußgehäuses 72 derart befestigt,
daß es sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Durch
flußgehäuses 72 entlang eines Durchmessers desselben erstreckt.
An dem freien Ende des Rohrstückes 74 ist mittels eines
Bügels 76 eine kreisförmige Absperrklappe oder -scheibe 78 be
festigt, deren Durchmesser geringfügig kleiner als der Durchmesser
des Durchflußgehäuses 72 ist.
Das Rohrstück 74 besteht aus einem obengenannten Formgedächtnis-
Material und wurde so vorbehandelt, daß es bei Erreichen seiner
Phasenänderungstemperatur eine Torsionsbewegung um seine Achse
durchführt, wobei sich das freie Ende gegenüber dem an dem Durch
flußgehäuse 72 befestigten Ende um etwa 90° verdreht. Dies be
wirkt, daß die mit dem freien Ende des Rohrstückes 74
starr verbundene Absperrklappe 78 zwischen einer Schließ
stellung, in der sie quer zur Durchflußrichtung liegt, und einer
Öffnungsstellung verschwenkt wird, in der sie im wesentlichen
parallel zur Durchflußrichtung liegt. Um eine möglichst rasche
Erwärmung des Rohrstückes zu erreichen,
weist das Rohrstück 74 eine Vielzahl von
Durchbrechungen 80 auf, durch welche die heißen Abgase in das
Rohrinnere eindringen können.
Alle Ausführungsformen der Erfindung sind frei von Gelenken,
Lagern oder aufeinandergleitenden Flächen. Praktische Versuche
über viele Jahre hin haben gezeigt, daß dieses Merkmal eine
Voraussetzung für ein zuverlässiges Arbeiten von thermisch ge
steuerten Absperreinrichtungen darstellt, weshalb dieses Merkmal
in die gegenwärtigen Normen aufgenommen wurde, beispielsweise in
die ANSI-Norm Z 21.68 und die DIN-Norm 3388/1 von 1978.
Claims (19)
1. Absperrvorrichtung für die Abgasleitung einer Feuerstätte
mit einer durch eine Betätigungsvorrichtung zwischen einer
ersten und einer zweiten Stellung verstellbaren Absperr
klappe,
wobei die Betätigungsvorrichtung ein Betätigungselement umfaßt, das aus einem Form-Gedächtnis-Eigenschaften besit zenden Material besteht und bei einer Temperatur oberhalb der Phasenänderungstemperatur des Materials eine erste Gestalt und bei einer Temperatur unterhalb der Phasenände rungstemperatur eine zweite Gestalt aufweist,
wobei das Betätigungselement mit der Absperrklappe zu deren Verstellung zwischen der der ersten Gestalt entspre chenden, den Durchlaßquerschnitt der Abgasleitung verschlie ßenden ersten Stellung und der der zweiten Gestalt entspre chenden den Durchlaßquerschnitt der Absperrklappe mindestens teilweise freigebenden zweiten Stellung gekuppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (38) in der Abgasleitung (34) angeordnet ist.
wobei die Betätigungsvorrichtung ein Betätigungselement umfaßt, das aus einem Form-Gedächtnis-Eigenschaften besit zenden Material besteht und bei einer Temperatur oberhalb der Phasenänderungstemperatur des Materials eine erste Gestalt und bei einer Temperatur unterhalb der Phasenände rungstemperatur eine zweite Gestalt aufweist,
wobei das Betätigungselement mit der Absperrklappe zu deren Verstellung zwischen der der ersten Gestalt entspre chenden, den Durchlaßquerschnitt der Abgasleitung verschlie ßenden ersten Stellung und der der zweiten Gestalt entspre chenden den Durchlaßquerschnitt der Absperrklappe mindestens teilweise freigebenden zweiten Stellung gekuppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (38) in der Abgasleitung (34) angeordnet ist.
2. Absperrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der jeweilige Durchlaßquerschnitt der Absperrklappe
zusätzlich durch ein weiteres temperaturempfindliches
Element (40) bestimmt ist.
3. Absperrvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß das weitere temperaturempfindliche Element (40)
seine Gestalt im wesentlichen proportional zur Temperatur
änderung verändert.
4. Absperrvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wirkung des Betätigungselements (38)
und die Wirkung des weiteren temperaturempfindlichen
Elements (40) einander überlagert sind, daß während einer
Anfangsphase des Temperaturanstiegs nach dem Zünden eines
Brenners der Feuerstätte eine teilweise Freigabe des Durch
laßquerschnitts der Abgasleitung (34) schnell erfolgt, und
daß darauf das weitere Öffnen des Durchlaßquerschnitts der
Abgasleitung im wesentlichen proportional zu dem weiteren
Temperaturanstieg erfolgt.
5. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 und 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (38) und
das weitere temperaturempfindliche Element (40) wirkungs
mäßig in Reihe angeordnet sind.
6. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (38) mit
einem Ende an einem Teil (36) der Abgasleitung (34)
befestigt ist, und an seinem anderen Ende mit einem Ende
des weiteren temperaturempfindlichen Elements (40) verbunden
ist.
7. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (38)
und/oder das weitere temperaturempfindliche Element (40)
jeweils einen Teil der Absperrklappe bilden.
8. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch Strömungsleitmittel, welche den Abgas
strom gegen das Betätigungselement (38) hinleiten.
9. Absperrvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Strömungsleitmittel von dem weiteren tempera
turempfindlichen Element (40) gebildet sind.
10. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (38) bei
einer Temperatur unterhalb seiner Phasenänderungstemperatur
quer zur Durchlaßrichtung der Abgasleitung geneigt ist und
bei Erreichen seiner Phasenänderungstemperatur sich annä
hernd parallel zur Durchflußrichtung der Abgasleitung
einstellt.
11. Absperrvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß auch das weitere temperaturempfindliche
Element (40) unterhalb der Phasenänderungstemperatur des
Betätigungselements (38) eine Neigung quer zur Durchfluß
richtung der Abgasleitung (34) besitzt, einen Teil dieser
Querneigung auch dann beibehält, wenn das Betätigungselement
(38) seine Phasenänderungstemperatur durchlaufen hat und
sich im weiteren Verlauf einer Temperaturerhöhung annähernd
parallel zur Durchflußrichtung der Abgasleitung (34) ein
stellt.
12. Absperrvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Betätigungselement (38) und das weitere
temperaturempfindliche Element (58) nach Erreichen ihrer
annähernden Parallelität zur Durchflußrichtung durch die
Abgasleitung durch Zusammenwirken mit der Abgasleitung
einseitig gegen die Einwirkung der Abgase abgeschirmt sind.
13. Absperrvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die abgeschirmte Seite des Betätigungselements
und des weiteren Elements (58) durch mindestens eine, der
abgeschirmten Seite zugekehrte Kühlöffnung der Abgasleitung
kühlbar sind.
14. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das weitere temperaturempfind
liche Element ebenfalls aus einem Material mit Form-Gedächt
nis-Eigenschaften besteht, wobei die Phasenänderungstempera
tur des Betätigungselements und des weiteren temperatur
empfindlichen Elements voneinander verschieden sind.
15. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß zwei Betätigungselemente (38)
und gegebenenfalls zugehörige weitere temperaturempfindliche
Elemente (40) symmetrisch innerhalb der Abgasleitung ange
ordnet sind, derart, daß die von ihnen betätigten bzw.
gebildeten Absperrklappen unterhalb der Phasenänderungs
temperatur den Durchfluß der Abgasleitung im wesentlichen
sperren.
16. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement, welches
aus einem Form-Gedächtnis-Eigenschaften besitzenden Material
besteht, von einem Rohrstück (74) gebildet ist, das bei
seiner Phasenänderungstemperatur eine Torsionsbewegung um
die Rohrachse ausführt.
17. Absperrvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Rohrstück (74) mit einem Ende an einer
Wand der Abgasleitung befestigt ist, quer zur Durchflußrich
tung des Abgaskanals gerichtet ist und an seinem freien Ende
die Absperrklappe (78) trägt, welche gegebenenfalls als
weiteres temperaturempfindliches Element ausgebildet ist.
18. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 und 17,
dadurch gekennzeichnet, daß das das Rohrstück (74) Durch
brechungen (80) in der Rohrwand zum der Abgase in das
Rohrinnere aufweist.
19. Absperrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Betätigungselement (38) eine
Rückstellfeder zugeordnet ist, welche das Betätigungselement
(38) in Richtung auf seine unterhalb der Phasenänderungs
temperatur eingenommene Stellung vorspannt.
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