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Die Erfindung betrifft ein Dosierventil zur Steuerung
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eines Flüssigbrennstoff-Durchsatzes gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Dosierventil, das
in einer mit Flüssiggas, beispielsweise Petroleu-Gas betriebenen Lötlampe zur Regulierung
des Brennstoffdurchsatzes verwendet werden kann.
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In einem herkömlichen Dosierventil der gattungsgemäßen Art erfolgt
die Steuerung des Flüssiggas-Durchsatzes mit Hilfe eines nadelförmigen Ventilkörpers,
der eine öffnung entweder versperrt oder freigibt und dadurch den Fluiddurchsatz
regelt. Wenn den Öffnungsgrad des Ventils plötzlich um einen größeren Betrag geändert
wird, führt dies im Falle von verflüssigtem Petroleumgas dazu, daß aus einem Tank
abrupt eine größere Menge von verflüssigtem Gas zugeführt wird. In diesem Fall übersteigt
die von dem nadelförmigen Ventilkörper durchgelassene Menge an Flüssiggas die Menge,
die maximal in einer sich stromabwärts anschließenden Vordungstungskammer verdampft
werden kann. Daher vorbleibt. Gas in flüssiger Phase in der Verdunstungskammer,
was zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Verbrennung führt.
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tx,'r Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feinere Dosierung
des Flüssiggas-Durschsatzes zu ermöglichen.
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Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil
des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfidnung sind in den Unteransprüchen
ciu ( führt.
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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfidnung
anhand der beigefügten Zeichung näher erläutert.
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Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Dosierventil
im Betriebszustand;
Fig. 2 ist ein Vertikalschnitt ähnlich Fig.
1 und zeigt das Dosierventil im Sperrzustand; Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch
ein Dosierventil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 4 zeiqt
schematisch einen Schnitt durch eine Lötlampe mit einem erfindungsgemäßen Dosierventil.
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Das in Fig. 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Dosierventils umfaßt ein Ventilgehäuse 10 mit einer zylindr-ischen Bohrung 11. Ein
plattenförmiges Bauteil, beispielsweise eine kreisförmige Platte oder Scheibe 12
ist beweellich innerhalb der Bohrung 11 angebracht. Die Scheibe 12 besteht aus einem
starren Material, beispielsweise aus Metall. Zwischen dem äußeren Umfang der Scheibe
12 und der die Bohrung 11 begrenzenden inneren Umfangswand des Gehäuses 10 besteht
ein Abstand, der in Fig. 1 und 2 Übertrieben dargestellt ist Iintl in der Praxis
im Bereich zwischen 0,01 mm und 0,1 mm liegt. Am Boden der zylindrischen Bohrung
11 des Gehäuses 10 ist ein Ventilsitz 14 gebildet. Zwischen dem Ventilsitz 14 und
der Scheibe 12 befindet sich innerhalb der Bohrung 11 ein clcstischer O-Ring 15.
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Ein Ventil-Stößel , beispielsweise eine Stange 1h, weist ein Außengewinde
17 auf, während das Gehäuse 10 mit einem Innengewinde 18 versehen ist. DiQ. Stange
16 Lst mit: ihrem Außengewinde 17 in das Innengewinde 18 eingenschraubt. an Innengewinde
17 und das Außengewlnde 18 sind derart aneinander angepaßt, daß zwischen den ineinandergeschraubten
Gewindegängen ein äußerst schmaler wischenraum besteht,
der in der
Zeichnung ebenfalls übertrieben dargestellt ist.
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Eine Wand des Gehäuses 10 ist quer zu dem Innengewinde 18 mit einer
durchgehenden Bohrung 20 versehen, die einen Einlaß des Ventils bildet. Flüssigbrennstoff,
wie beispielsweise verflüssigtes Petroleumgas, gelangt durch die Bohrung 20 in das
Innere des Gehäuses und füllt den schmalen Zwischenraum zwischen dem Innengewinde
18 und dem Außengewinde 17 aus.
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Zwischen der Stange 16 und der Innenwand des Gehäuses 10 ist nur für
Dichtungszwecke ein weiterer O-Ring 21 vorgesehen. Mit Hilfe des O-Rings 21 wird
Flüssigkeit zurückgehalten, die durch den Zwischenraum zwischen dem Außengewinde
17 und dem Innengewinde 18 geflossen ist.
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Stromabwärts des Ventilsitzes 14, d. h. unterhalb des Ventilsitzes
14 in Fig. 1 und 2 ist eine durchgehende Bohrung 24 vorgesehen, die einen Auslaß
zur Verbindung des Ventils mit einem Brenner 25 bildet. In der von einem Flüssigkeits-Tank
23 zu dem Brenner 25 führenden Leitung kann zusätzlich zu dem erfindungsgemäßen
Dosierventil ein weiteres, lediglich zum Öffnen und Schließen dienendes Ventil vorgesehen
sein, mit dem sich die Gaszufuhr schnell unterbrechen läßt.
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Die Abmessungen und das Material des O-Rings 15 sind vorzugsweise
derart gewählt, daß der O-Ring 15 zwei unterschiedliche Aufgaben erfüllen kann.
In einem Fall, der in Fig. 2 dargestellt ist, dient der O-Ring 15 lediglich als
Dichtung, die die Flüssigkeits-Strömung von dem Tank 23 zu dem Brenner 25 unterbricht,
wenn der Druck des Brennstoffs in dem Tank 23 den Brennstoffdruck in dem Brenner
25 nicht um
einen ausreichend großen Betrag übersteigt. Im anderen
Fall, d. h. wenn der Druck in dem Tank 23 den Druck in dem Brenner 23 um wenigstens
einen bestimmten Betrag übersteigt, dient der O-Ring 25 zur Dosierung des Brennstoffdurchsatzes,
ohne die Fluidverbindung zwischen dem Tank 23 und dem Brenner 25 vollständig zu
unterbrechen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
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Als Material für den O-Ring 15 hat sich Nitrilgummi als besonders
geeignet erwiesen. Seine Shore-Härte (A) liegt vorzugsweise zwischen 40 und 50.
Zwar kann die Shore-Härte unter gewissen Umständen mehr als 70 betragen, doch ist
der O-Ring in diesem Fall für eine präzise Steuerung des Brennstoffdurchsatzes zu
hart Auch wenn für den O-Ring 15 ein Fluor-Gummi verwendet wird, ist aufgrund der
im Vergleich zu Nitrilgummi ungünstigen elastischen Eigenschaften von Fluor-Gummi
die Steuerung des Brennstoffdurchsatzes schwierig.
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Allein unter dem Gesichtspunkt der Elastizität oder Flexibilität könnte
auch ein Silicongummi für den O-Ring 15 verwendet werden. In diesem Fall muß jedoch
zum vollständigen Absperren der Brennstoffzufuhr zusätzlich ein Schließventil, beispielsweise
ein Nadelventil vorgesehen sein. Das Silicongummi sollte vorzugsweise eine Shore-Härte
(A) von 40 bis 60 aufweisen.
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Der Durchsatz an Flüssigkeit, die zwischen dem O-Ring 15 und der Scheibe
12 und/oder dem Ventilsitz 17 hindurchfließt, ist von dem Material und der Härte
des verwendeten Q-Rinc3s 15 ahngi. Darüber hinaus kann der Durctlsatz dadurch gesteuert
werden, daß der Abstand zwischen der Scheibe 12 und dem Ventilsitz 14 variiert und
auf diese Weise der Grad der Vorformung des 0-Rings 15 verändert wird.
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Bei dem anderen O-Ring 21 handelt es sich um einen herkömmlichen O-Ring,
der in bekannter Weise als Dichtung wirkt. Bevorzugtes Material für den O-Ring 21
ist Nitrilgummi oder Fluor-Gummi. Unter dem Gesichtspunkt der Reibung mit der inneren
Wand des Gehäuses 10 ist Fluor-Gummi besonders vorteilhaft.
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Seine Shore-Härte (A) liegt vorzugsweise zwischen 60 und 70. Sofern
die Shore-Härte des O-Rings 21 geringer als 50 ist, ist eine zuverlässige Dichtungswirkung
nicht mehr gewährleistet, so daß Lecks auftreten können.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise des oben beschriebenen Dosierventils
erläutert.
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In der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Dosierventils wird der O-Ring
15 durch die Scheibe 12 nicht sehr stark zusammengedrückt, so daß er nur leicht
an den Oberflächen der Scheibe 12 und des Ventilsitzes 14 anliegt. Wenn unter diesen
Bedingungen die Umgebungstemperatur höher ist als der Siedepunkt des verflüssigten
Brennstoff-Gases, dringt, in erster Linie aufgrund des Gasdruckes in dem Tank 23,
noch flüssiger Brennstoff aus dem Tank 23 durch die Bohrung 20 und weiter zwischen
den Gewinden 17,18 hindurch in das Innere des Ventilgehäuses 10 ein. Hierdurch wird
der O-Ring 15 an den mit der Scheibe 12 und/oder dem Ventilsitz 14 in Berührung
stehenden Teilen leicht verformt, so daß flüssiger Brennstoff durch schmale Zwischenräume
zwischen dem O-Ring 15 und der Scheibe 12 bzw. dem Ventilsitz 14 hindurchdringen
kann. Der flüssige Brennstoff, der den O-Ring 15 passiert hat, verdampft in einer
Kammer 26
(Fig. 3), die zwischen der Scheibe 12 und dem Ventilsitz
14 innerhalb des O-Rings 15 gebildet ist.
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Der nunmehr gasförmige Brennstoff strömt durch die Bohrung 24 zu dem
Brenner 25.
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Der in das erfindungsgemäße Dosierventil eindringende Brennstoff bleibt
bis zum Erreichen der Scheibe 12 in der flüssigen Phase. Wenn der Druck in dem Tank
23 den Druck in dem Brenner 25 nicht um einen hinreichend großen Betrag übersteigt,
kann der Brennstoff nicht zwischen der Scheibe 12 und dem O-Ring 15 hindurchgepreßt:
werden, so daßder O-Ring 1-5 als Dichtung wirkt. Nur wenn der Druck in dem Tank
23 hinreichend weit über dem Druck in dem Brenner 25 liegt, wird der O-Ring 15 leicht
verformt. so daß seine Berührungsfläche mit der Scheibe 12 und/oder dem Ventilsitz
14 geringfügig ton dr betreffenden Gegenfläche abrückt tind einen Zwischenraum bildet,
durch den der Brennstoff in die Kammer 26 eindringen und dort verdampfen kann. Wenn,
beispielsweise infolge einem Unfalls oder einer sonstigen Stffrung, der Gasdruck
in dem Tank 23 plötzlich ansteigt, strömt der flüssige Brennstoff schnell zu der
Scheibe 12, so daß auf die Oberseite der Scheibe 12 ein erhöhter Druck wirkt, durch
den die Scheibe 12 in Richtung auf den Ventilsitz 14 verschoben wird. Dadurch wird
der O-Ring 15 st'irker zusammengedrückt und die Menge des zwischen dem O-Ring 15
und der Scheibe 12 bzw. dem Ventilsitz 14 hindurchdringenden Brennstoff begrenzt
oder reguliert. Auf diese Weise wird verhindert, daß plötzlich mehr flüssiger Brennstoff
in die Kammc'r ;a(i eindringt, als in dieser Kammer verdampfen kann. Somit ist selbst
im Falle von Störungen sichergestellt, daß sich in der Kammer 26 ein flüssiger Brennstoff
sammelt.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, kann die Stange 16
durch
Drehung in einer vorgegebenen Richtung mit ihrem Außengewinde 17 weiter in das Innengewinde
18 eingeschraubt werden, so daß sich die Scheibe 12 axial in Richtung auf den Ventilsitz
14 verschiebt und dabei den O-Ring 15 stärker zusammendrückt.
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Durch das Zusammendrücken des O-Rings 15 wird der Brennstoffdurchsatz
verringert oder vollständig unterbunden. Somit kann selbst in dem Fall, daß der
Gasdruck in dem Tank 23 plötzlich weit über dem Druck in dem Brenner 25 ansteigt,
der Durchsatz an zwischen dem O-Ring 15 und der Scheibe 12 hindurchtretendem Brennstoff
begrenzt werden, so daß nicht zu viel flüssiger Brennstoff in die Kammer 26 eindringt.
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Obwohl dies in der Zeichnung nicht dargestellt ist, kann der O-Ring
15 derart ausgelegt sein, daß selbst dann noch eine geringe Menge an flüssigem Brennstoff
zwischen der Scheibe 12 und dem O-Ring 15 hindurchdringen kann, wenn die Stange
16 soweit wie möglich in das Gehäuse 10 eingeschraubt und der O-Ring 15 maximal
verformt ist. In dieser Ausführungsform wird der Zwischenraum zwischen der Scheibe
12 und dem Ventilsitz 14 in keinem Fall vollständig abgedichtet. Daher ist ein anderes,
nicht gezeigtes Ventil, beispielsweise ein Nadelventil, stromabwärts des O-Rings
15 erfoerlich, mit dessen Hilfe die Brennstoff-Leitung zu dem Brenner 25 vollständig
abgesperrt werden kann.
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Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung. In der
mit dem Innengewinde 18 versehenen Umfangswand des Gehäuses 10 ist bei dieser Ausführungsform
eine ringförmige Nut 30 vorgesehen, die ständig mit der durchgehenden Bohrung 20
zum Einlaß von Brennstoff aus dem Tank 23 in Verbindung steht. Die Stange 16 ist
in Höhe der ringförmigen Nut 30 mit einem in Richtung eines Durchmessers durch die
Stange 16 verlaufen-
den, im Querschnitt rechteckigen Kanal 31
versehen, der ständig mit der Nut 30 in Fluidverbindung steht.
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Zusätzlich erstreckt sich eine axiale Bohrung 32 an einem unteren,
der Scheibe 12 zugewandten Ende 16a der Stange 16 zu dem Kanal 31. Auf diese Weise
besteht über die Nut 3Q, den Kanal 31 und die Bohrung 32 eine ständige Fluidverbindung
zwischen der durchgehenden Bohrung 20 In der Wand des Gehäuses 10 und dem Ende 16a
der Stange 16.
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Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel braucht der in das
Innere des Gehäuses 10 eindringende Brennstoff nicht notwendig zwischen den Gewinden
17,18 vorbeizuströmen, obwohl auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Gewindegänge
wie bei dem zuvor anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiel einen
gewissen Abstand zueinander aufweisen können. Wenn bei dem in Fig. 3 gezeigten Dosierventil
der Gasdruck in dem Tank 23 plötzlich auf einen hohen Wert ansteigt, wird die Scheibe
12 durch den unter entsprechend hohem Druck stehenden flüssigen Brennstoff beaufschlagt,
der aus der Bohrung 32 austritt.
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Die Scheibe 12 wird daher mit entsprechend großer Kraft gegen den
O-Ring 15 angedrückt, so daß sie diesen verformt und seine dichtende Wirkung erhöht.
Somit wird auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Fluiddurchsatz zwischen dem O-Ring
15 und der Scheibe 12 zuverlässig begrenzt oder reguliert.
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Fig. 4 veranschaulicht die Verbindung eines erfindungsgemäßen Dosierventils
40 in einem Gasbrenner oder einer Lötlampe. Der Aufbau des Dosierventils 40 entspricht
im wesentlichen dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, so daß die Einzelheiten
des Dosierventils 40 hier nicht noch einmal beschrieben zu werden brauchen.
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In dem Tank 23 befindet sich verflüssigtes Brennstoff-Gas 41. Ein
für sich bekannter Docht 42 aus Flüssigkeit aufsaugendem Material erstreckt sich
mit einem mittleren Abschnitt durch die Bohrung 20 und ragt mit einem Ende in das
verflüssigte Gas in dem Tank 23, während sein anderes Ende das Außengewinde 17 der
Stange 16 berührt.
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Stromabwärts des O-Rings 15 ist die durchgehende Bohrung 24 über eine
Leitung 44 mit dem Brenner 25 der Lötlampe verbunden. Bevorzugt weist die Leitung
44 einen geringen Durchmesser und eine geringere Wandstärke auf. In der Nähe des
stromabwärtigen Endes ist in der Leitung 44 ein Filter 45 angebracht. Die Leitung
44 geht am stromabwärtigen Ende in eine Düse 46 über. Die Düse 46 ragt in ein Ende
des Kanals 48 einer herkömmlichen Mischdüse 47. In einem mittleren Bereich weist
die Mischdüse 47 eine Öffnung 49 zum Zuführen von Luft in den Kanal 48 auf. Am stromabwärtigen
Ende weist die Mischdüse 47 eine herkömmliche Flammöffnung 45 auf.
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Die Stange 16 kann wahlweise mit einem Kopf 51, einer Wendelschraube
oder dergleichen versehen sein, damit sie sich leichter drehen läßt.
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Selbst dann, wenn unter gewissen Umständen das verflüssigte Gas aus
dem Tank 23 der in Fig. 4 gezeigten Lötlampe schnell zu der Scheibe 12 des Dosierventils
40 strömt, ergibt sich kein plötzlicher Anstieg des Durchsatzes durch den Spalt
zwischen der Scheibe 12 und dem O-Ring 15, wie bei der obigen Beschreibung des Dosierventils
ausgeführt wurde. Somit kann sich stromabwärts des 0-Rings 15 kein nicht verdampfter
oder nicht verdampfbarer Flüssigbrennstoff sammeln. Bei einem plötzlichen Druckanstieg
des zu der Scheibe 12 strömenden flüssigen
Brennstoffs wird der
O-Ring 15 derart verformt, daß seine dichtende Wirkung zunimmt und der Brennstoffdurchsatz
automatisch begrenzt wird. Aufgrund der elastischen Eigenschaften des O-Rings 15
und seines Zusammenwirkens mit der auf einen plötzlichen Druckanstieg im stromaufwärtigen
Bereich der Brennstoff-Leitung hin verschiebbaren Scheibe 12 kann somit eine kontinuierliche,
genaue Druckregulierung und damit eine exakte Steuerung des Brennstoff-Durchsatzes
erreicht werden.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Dosierventils kann daher jederzeit,
beispielsweise auch unmittelbar nach der Zündung, oder wenn die Größe der Flamme
den Umständen oder den Wünschen des Benutzers entsprechend verändert wurde, eine
zufriedenstellende, gleichmäßig brennende Flamme erreicht werden.
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Obwohl bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel das verflüssigte
Brennstoff-Gas unmittelbar stromabwärts des 0-Rings 15 verdampft, ist die Anwendung
des erfindungsgemäßen Dosierventils nicht auf diese Betriebsart beschränkt.
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In der in Fig. 4 gezeigten Lötlampe kann anstelle des Dosierventils
aus Fig. 1 und 2 auch das in Fig. 3 gezeigte Dosierventil verwendet werden.