DE3605358C2 - Control device for pressure regulators of gas burners - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Druckregler von Gasbrennern, insbesondere, aber nicht aus schließlich, von Gasbrennern für gemischte Heizungs- und Warm wasseraufbereitungsanlagen.The present invention relates to a control device for Pressure regulators of gas burners, in particular, but not out finally, from gas burners for mixed heating and warm water treatment plants.
Da bei Anlagen dieser Art Kessel oder Boiler mit beschränktem Volumen verwendet werden müssen, ist es notwendig, Ventilsysteme zur Regulierung des Gasstroms zum Brenner vorzusehen, damit die Temperatur innerhalb eines möglichst engen Bereichs sowohl aus Sicherheitsgründen als auch aus Gründen der Energieeinspa rung kontrolliert werden kann.Because in this type of boiler or boiler with limited Volume must be used, it is necessary to use valve systems to regulate the gas flow to the burner the temperature within a range as narrow as possible for safety reasons as well as for energy savings tion can be controlled.
Bekanntlich besteht ein derartiges Ventilsystem, das den oben genannten Anforderungen am weitesten entspricht, aus einem in der Gasleitung befindlichen Hauptventil, das über ein sogenann tes "Steuerventil" betätigt wird, über welches die Gasmenge an den momentanen Bedarf des Geräts angepaßt werden kann, das nicht den herkömmlichen Regulierungssystemen mit einer EIN-AUS- Schaltung entspricht, das aber für eine gute Regulierung aus reicht.As is known, there is such a valve system that the above meets the requirements mentioned most, from one in the gas line located main valve, which via a so-called tes "control valve" is operated, via which the amount of gas can be adapted to the current needs of the device not the conventional regulatory systems with an ON-OFF Circuit corresponds, but for a good regulation enough.
Außerdem ist bekannt, daß sich als Steuerventile vor allem jene Ventile durchgesetzt haben, bei denen der Ventilteller gegen über seinem Ventilsitz durch Mechanismen oder Stellantriebe be wegt wird, wobei diese Mechanismen oder Stellantriebe ein Teil mit hoher Wärmeausdehnung besitzen, das über eine mehr oder we niger komplexe Reihe von Hebelmechanismen, die der Wirkung ei ner oder mehrerer einstellbarer Federn unterliegen, mit dem Ventilteller verbunden ist. Insbesondere sind die Vorteile von Steuergliedern anerkannt, die entweder auf der Grundlage von bimetallischen Streifen oder mit sich ausdehnenden Flüssigkei ten gefüllten Ampullen oder Patronen arbeiten, die in den Be reich eingetaucht werden, dessen Temperatur kontrolliert werden soll.It is also known that control valves are mainly those Have prevailed valves where the valve disc against Be above its valve seat by mechanisms or actuators is moved, these mechanisms or actuators being a part possess with high thermal expansion, which over a more or we niger complex series of lever mechanisms, the effect ei ner or more adjustable springs subject to Valve plate is connected. In particular, the advantages of Control members recognized either on the basis of bimetallic stripes or with expanding liquid filled ampoules or cartridges working in the containers be immersed richly, the temperature of which are controlled should.
Diese beim Stand der Technik bekannten Vorrichtungen weisen je doch auch technische Nachteile auf, für die bis heute keine Lö sungen gefunden wurden. Insbesondere Systeme, die auf der Grundlage der Ausdehnung von Flüssigkei ten arbeiten, sprechen nur auf Signale hinsichtlich der einfachen Abhängigkeit Tempe ratur-Ausdehnung an und sind sehr unflexibel, da sie keine ein fachen Veränderungen der Steuermerkmale des Gerätes (Proportio nalbereich) zulassen. Die bekannten elektrischen Systeme (DE-AS 22 35 671) weisen wiederum den Nachteil einer hohen Hysterese (Magnetbetätigung) oder sehr langer Ansprechzeiten (bimetallische Systeme) auf und erfordern in jedem Fall ziemlich viel Energie für die Steuerung.These devices known in the prior art each have However, there are also technical disadvantages for which there are still no problems solutions were found. Especially Systems that based on the expansion of liquid work, speak only on signals regarding the simple dependency tempe rature expansion and are very inflexible since they are not one fold changes in the control characteristics of the device (Proportio range). The known electrical systems (DE-AS 22 35 671) have again the disadvantage of a high hysteresis (magnet actuation) or very long response times (bimetallic systems) to and in any case require quite a lot of energy for the control.
Ein weiterer Nachteil ist die hohe Sensibilität gegenüber der Umgebungstemperatur und der daraus folgenden Veränderung der Kennlinien.Another disadvantage is the high sensitivity to the Ambient temperature and the resulting change in Characteristics.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für Druckregler von Gasbrennern bereitzustellen, durch deren konstruktive und funktionale Merkmale lange Ansprechzeiten und durch Magnetbetätigung bedingte Hystereseerscheinungen vermieden werden.The invention has for its object a control device to provide for gas burner pressure regulators by their constructive and functional characteristics long response times and hysteresis caused by magnet actuation can be avoided.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die erfindungsgemäße Steuervor richtung mit einem Druckreglergehäuse, einem in einer Gaslei tung im Reglergehäuse befindlichen Ventilsitz, einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Ventilteller, der auf einer Mem branscheibe sitzt, die hinter dem Ventilsitz quer im Gehäuse untergebracht ist, außerdem mit einem im Gehäuse abgestützten Hebel mit einem Ende, das über mindestens ein Federelement auf die Membran wirkt und die gekennzeichnet ist durch einen Me talldraht, der an einem Ende an einem Punkt des Reglergehäuses befestigt ist und am anderen Ende mit dem Ende des Hebels ver bunden ist, wobei der Draht über ein Klemmenpaar am Reglerge häuse in Abhängigkeit von der Temperatur mit Strom versorgt wird.This object is achieved by the control device according to the invention direction with a pressure regulator housing, one in a gas duct device in the valve body, one with the Valve seat interacting valve plate, which on a mem branch disc sits behind the valve seat across the housing is housed, also with a supported in the housing Lever with one end that has at least one spring element the membrane acts and is characterized by a me tall wire attached to one end at a point on the controller housing is attached and ver at the other end with the end of the lever is tied, the wire via a pair of terminals on the controller the house is powered depending on the temperature becomes.
In Übereinstimmung mit einer bevorzugten Ausführungsform ist der Metalldraht über mindestens einen in seiner wirksamen Länge verstellbaren Stift mit dem Hebel verbunden, wobei die Länge des Stifts über von außerhalb des Gehäuses manipulierbare Teile verstellt werden kann.In accordance with a preferred embodiment the metal wire via at least one pin which is adjustable in its effective length connected to the lever, the length of the pin over from parts that can be manipulated outside the housing can be adjusted can.
Weitere Merkmale und damit verbundene Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Steuervorrichtung hervor, die in der beigefügten Zeichnung im Schnitt dargestellt ist.Other features and associated advantages go from the following description of a preferred embodiment of the inventions control device according to the invention, which in the attached Drawing is shown in section.
In dieser Zeichnung ist nur der obere Teil eines Druckreglers für Gasbrenner der servogesteuerten Art dargestellt, der für die Erfindung von Bedeutung ist.In this drawing, only the upper part of a pressure regulator is for gas burners of the servo-controlled type shown for the invention is important.
Insbesondere ist der Teil eines Druckreglers dargestellt, der die erfindungsgemäße Steuervorrichtung einschließt.In particular, the part of a pressure regulator is shown that includes the control device according to the invention.
In der Zeichnung ist ein Druckreglergehäuse der erfindungsgemä ßen Steuervorrichtung mit (1) bezeichnet. In dem Gehäuse (1) befindet sich in einer Gasleitung ein Ventilsitz (2), der mit einem Ventilteller (3) zusammenwirkt, der auf einer hinter dem Ventilsitz (2) quer im Reglergehäuse (1) angebrachten Membran scheibe (4) sitzt; die Gasstromrichtung wird durch den Pfeil F angezeigt. Im Gehäuse (1) trennt die Membran (4) über dem Ven tilsitz (2) eine Kammer (5) ab, die über eine Öffnung oder Lei tung (6) mit dem Ausgang des Reglergehäuses (1) verbunden ist. Wie im weiteren ausführlicher beschrieben werden wird, stellen der Ventilsitz (2), der Ventilteller (3) und die Membranscheibe (4) ein Steuerventil eines nicht dargestellten Hauptventils des betrachteten Druckreglers dar.In the drawing, a pressure regulator housing of the control device according to the invention is designated by ( 1 ). In the housing ( 1 ) there is a valve seat ( 2 ) in a gas line, which cooperates with a valve plate ( 3 ) which sits on a diaphragm disc ( 4 ) mounted behind the valve seat ( 2 ) transversely in the regulator housing ( 1 ); the direction of gas flow is indicated by the arrow F. In the housing ( 1 ) separates the membrane ( 4 ) over the Ven valve seat ( 2 ) from a chamber ( 5 ) which is connected via an opening or line ( 6 ) to the outlet of the controller housing ( 1 ). As will be described in more detail below, the valve seat ( 2 ), the valve disk ( 3 ) and the diaphragm disk ( 4 ) represent a control valve of a main valve (not shown) of the pressure regulator under consideration.
Über der Membranscheibe (4), in einer Kammer (7) im Reglerge häuse, befindet sich ein im rechten Winkel abgewinkelter Hebel (8), der an einem in der Kammer (7) befestigten Zapfen (9) schwenkbar angelenkt ist. Ein Arm (10) des Hebels (8) verläuft über die Membranscheibe (4) hinweg. Am freien Ende dieses Arms (10) des Hebels (8) ist eine Lamelle (11) befestigt, die im we sentlichen wie ein umgekehrtes C gebogen ist und die Membran (4) beaufschlagt.Above the diaphragm disk ( 4 ), in a chamber ( 7 ) in the regulator housing, there is a lever ( 8 ) which is angled at a right angle and which is pivotably articulated on a pin ( 9 ) fastened in the chamber ( 7 ). An arm ( 10 ) of the lever ( 8 ) extends over the membrane disc ( 4 ). At the free end of this arm ( 10 ) of the lever ( 8 ), a lamella ( 11 ) is attached, which is bent essentially like an inverted C and acts on the membrane ( 4 ).
Vorteilhafterweise kann der untere Arm der Lamelle (11) durch eine Schraube (11a) versteift werden, wenn die Druckregulierung ausgeschaltet, die temperaturabhängige Fördermengenregulierung jedoch beibehalten werden soll.Advantageously, the lower arm of the lamella ( 11 ) can be stiffened by a screw ( 11 a) if the pressure regulation is to be switched off but the temperature-dependent delivery quantity regulation is to be maintained.
Eine Feder (12) wirkt wiederum auf den Arm (10), wobei die Kraft der Feder (12) über die von außerhalb des Reglergehäuses (1) zugängliche Schraube (13) eingestellt werden kann. Über der Kammer (7) befindet sich eine weitere Kammer (14) im Reglerge häuse (1), deren Seitenwände mit (14a) bzw. (14b) bezeichnet sind. In der Kammer (14) ist ein mit einer Vorrichtung zur Ein stellung seiner wirksamen Länge versehener, insgesamt mit (15) bezeichne ter Stift beweglich untergebracht. Insbesondere und entspre chend einer bevorzugten Ausführungsform besteht dieser Stift (15) aus einem Zapfen (16) mit einer Spitze (17), die durch ei ne Bohrung (18) in der Wand (14a) der Kammer geschoben wird. Das freie Ende (17a) der Spitze (17) schlägt normalerweise am Arm (10a) des Hebels (8) an. In der Mitte besitzt der Zapfen (16) einen Abschnitt (19) mit vergrößertem Außendurchmesser, auf dem eine Axialverzahnung sitzt, wodurch er ein Zahnrad mit geraden Zähnen darstellt. In dieses Zahnrad greifen die Gänge einer von außerhalb des Reglergehäuses (1) zugänglichen Schraubspindel (20) ein. Das andere Ende (22) des Zapfens (16) besitzt ein Gewinde und ist in einen Arm (23) eines im rechten Winkel abgewinkelten Teils (24) eingeschraubt. Dieser Arm (23) kann in einer Öffnung (25) in der der Wand (14a) gegenüberliegenden Wand (14b) der Kammer (14) verschoben werden.A spring ( 12 ) in turn acts on the arm ( 10 ), the force of the spring ( 12 ) being able to be adjusted via the screw ( 13 ) accessible from outside the controller housing ( 1 ). Above the chamber ( 7 ) there is another chamber ( 14 ) in the regulator housing ( 1 ), the side walls of which are labeled ( 14 a) and ( 14 b). In the chamber ( 14 ) is provided with a device for adjusting its effective length, generally designated ( 15 ) ter pin movable. In particular and accordingly a preferred embodiment, this pin ( 15 ) consists of a pin ( 16 ) with a tip ( 17 ) which is pushed through a hole ( 18 ) in the wall ( 14 a) of the chamber. The free end ( 17 a) of the tip ( 17 ) normally strikes the arm ( 10 a) of the lever ( 8 ). In the middle, the pin ( 16 ) has a section ( 19 ) with an enlarged outer diameter, on which there is an axial toothing, as a result of which it represents a gearwheel with straight teeth. The gears of a screw spindle ( 20 ) accessible from outside the controller housing ( 1 ) engage in this gearwheel. The other end ( 22 ) of the pin ( 16 ) has a thread and is screwed into an arm ( 23 ) of a part ( 24 ) angled at a right angle. This arm ( 23 ) can be moved in an opening ( 25 ) in the wall ( 14 a) opposite the wall ( 14 b) of the chamber ( 14 ).
Zwei Metalldrähte (29, 30) aus derselben Legierung sind jeweils an einem Ende über einen drehbar auf einem am Reglergehäuse (1) befestigten Zapfen (32) gelagerten Doppelhebel (31) miteinander verbunden. Das Ende des Drahts (29) ist an einer Halterung (33) des Reglergehäuses (1) befestigt.Two metal wires ( 29 , 30 ) made of the same alloy are connected to each other at one end via a double lever ( 31 ) rotatably mounted on a pin ( 32 ) fastened to the regulator housing ( 1 ). The end of the wire ( 29 ) is attached to a holder ( 33 ) of the controller housing ( 1 ).
Außen an der Halterung (33) ist der Metalldraht (29) elektrisch an eine Klemme (34) angeschlossen.On the outside of the holder ( 33 ), the metal wire ( 29 ) is electrically connected to a terminal ( 34 ).
Das Ende des Drahts (30) ist am Arm (26) des Teils (24) befe stigt. Hinter dem Arm (26) bildet der Draht (30) eine Schleife (30a), die elektrisch mit einer Klemme (35) verbunden ist; durch diese Schleife (30a) kann sich der Arm (26) frei gegen über der Klemme (35) bewegen.The end of the wire ( 30 ) is attached to the arm ( 26 ) of the part ( 24 ). Behind the arm ( 26 ), the wire ( 30 ) forms a loop ( 30 a), which is electrically connected to a clamp ( 35 ); this loop ( 30 a) allows the arm ( 26 ) to move freely towards the clamp ( 35 ).
Anzumerken ist, daß bezüglich der im weiteren beschriebenen Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung die Drähte (29) und (30) als ein Draht betrachtet werden können, da deren spezielle Verbindung über den Schwinghebel im wesentli chen nur konzipiert wurde, um den speziellen und immer anste henden Forderungen nach geringem Raumbedarf zu genügen.It should be noted that with regard to the operation of the control device according to the invention described below, the wires ( 29 ) and ( 30 ) can be regarded as a wire, since their special connection via the rocker arm was essentially designed only to the special and always pending To meet demands for small space requirements.
Der Metalldraht (29-30) wird in Abhängigkeit von der zu kon trollierenden Temperatur des Mediums (Wasser) mit Strom ver sorgt (genauer mit einem dazu umgekehrt proportionalen Strom). Durch die erfolgende Erwärmung des Drahts (29-30) dehnt sich dieser in der Länge aus, wobei davon ausgegangen werden kann, daß er sich proportional zur Stromstärke ausdehnt. Die Ausdeh nung des Drahts (29-30) bewirkt über das durch eine Feder (24a) beaufschlagte Winkelteil (24) eine Verschiebung des Stifts (15) wodurch der abgewinkelte Hebel (8) bewegt wird. Jeder Drehung des Hebels (8) entspricht eine Bewegung des Ventiltellers (3) in seinen Sitz (2) hinein, bzw. aus seinem Sitz (2) heraus, wo durch ein Gasdruckanstieg bzw. -abfall in der unter dem Ventil sitz (2) befindlichen Kammer (I) verursacht wird.The metal wire ( 29-30 ) is supplied with current depending on the temperature of the medium (water) to be controlled (more precisely with a current that is inversely proportional to it). As a result of the heating of the wire ( 29-30 ), the latter expands in length, whereby it can be assumed that it expands in proportion to the current strength. The expansion of the wire ( 29-30 ) causes a displacement of the pin ( 15 ) through which the angled lever ( 8 ) is moved via the angular part ( 24 ) acted upon by a spring ( 24 a). Each rotation of the lever ( 8 ) corresponds to a movement of the valve plate ( 3 ) into its seat ( 2 ) or out of its seat ( 2 ), where an increase or decrease in gas pressure in the seat under the valve ( 2 ) chamber (I) is caused.
Wenn kein Strom durch den Draht (29-30) fließt, bleibt der Draht kalt und weist seine geringste Länge auf. In diesem Fall beaufschlagt der durch den Draht gesteuerte Stift (15) den He bel (8), der durch Überwindung der Kraft der Feder (12) über die Lamelle (11) den Ventilteller (3) maximal aus seinem Sitz (2) hebt. Folglich herrscht in der Kammer (I) der Minimaldruck, da der Druck über den Ventilsitz (2) entweicht.If there is no current through the wire ( 29-30 ), the wire remains cold and has its shortest length. In this case, the pin controlled by the wire ( 15 ) acts on the lever ( 8 ) which, by overcoming the force of the spring ( 12 ) via the lamella ( 11 ), lifts the valve disk ( 3 ) from its seat ( 2 ) to the maximum. Consequently, the minimum pressure prevails in the chamber (I), since the pressure escapes via the valve seat ( 2 ).
Wenn ein maximaler Strom durch den Draht (29-30) fließt, er reicht der Draht seine maximale Temperatur und folglich seine maximale Ausdehnung. Der Stift (15) entfernt sich also vom ab gewinkelten Hebel (8), der den Ventilteller (3) über die Feder (12) und die Lamelle (11) nur minimal aus dem Ventilsitz (2) hebt. Folglich erreicht der Gasdruck in der Kammer (I) seinen Höchstwert.When a maximum current flows through the wire ( 29-30 ), the wire reaches its maximum temperature and consequently its maximum extension. The pin ( 15 ) thus moves away from the angled lever ( 8 ), which lifts the valve plate ( 3 ) via the spring ( 12 ) and the lamella ( 11 ) only minimally out of the valve seat ( 2 ). As a result, the gas pressure in chamber (I) reaches its maximum.
Ströme mittlerer Stärke ergeben Zwischenstellungen des Ventil tellers (3) gegenüber dem Ventilsitz (2) mit entsprechenden da zwischenliegenden Fördermengen (Steuerung).Currents of medium strength result in intermediate positions of the valve plate ( 3 ) in relation to the valve seat ( 2 ) with corresponding intermediate flow rates (control).
Eine entsprechende Wahl des Materials der Halterung, des Teils (33) und des Zapfens (32) und des Materials des Zapfens (16) ermöglicht ein umgebungstemperaturunabhängiges System, bei dem die Stellung der Spitze (17a) des Zapfens (16) und folglich der Ventilteller (3) ausschließlich Funktion der Stromstärke am Draht (29-30) über die Klemmen (34 und 35) ist.A corresponding choice of the material of the holder, the part ( 33 ) and the pin ( 32 ) and the material of the pin ( 16 ) enables an ambient temperature-independent system in which the position of the tip ( 17 a) of the pin ( 16 ) and consequently the Valve disc ( 3 ) is solely a function of the current on the wire ( 29-30 ) via the terminals ( 34 and 35 ).
Hervorzuheben ist, daß über die auf die Feder (12) wirkende Schraube (13) die Obergrenze des Drucks des aus dem Ventil aus strömenden Gases und über die Schraubspindel (20) die Untergrenze dieses Drucks eingestellt werden kann. Außerdem kann über die Schraube (11a) die Lamelle (11) versteift werden, so daß die Stellung des Ventiltellers (3) gegenüber seinem Sitz (2) unab hängig von dem auf die Membran (4) wirkenden Druck in der Kam mer (5) bleibt.It should be emphasized that can be adjusted via the force of the spring (12) screw (13), the upper limit of the pressure of the gas flowing out from the valve and the screw spindle (20), the lower limit of this pressure. In addition, the lamella ( 11 ) can be stiffened via the screw ( 11 a), so that the position of the valve plate ( 3 ) relative to its seat ( 2 ) is independent of the pressure acting on the membrane ( 4 ) in the chamber ( 5 ) remains.
Im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche kann die Steuervor richtung durch Änderungen der Varianten an einsatzspezifischen Erfordernisse angepaßt werden.Within the scope of the claims, the tax direction by changing the variants to mission-specific Requirements are adjusted.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Owner name: SIT LA PRECISA S.P.A., PADUA/PADOVA, IT |
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