DE3787200T2

DE3787200T2 - Steuergerät für eine Gasströmung.

Info

Publication number: DE3787200T2
Application number: DE87303984T
Authority: DE
Inventors: Yukio Nagaoka; Shigeru Shirai; Yoshio Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1987-05-05
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2007-05-06
Also published as: CN87103348A; CA1275717C; KR920001240B1; DE3787200D1; CN1008552B; EP0245068A3; EP0245068A2; KR870011404A; US4738283A; EP0245068B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine speziell von einer elektrischen Einrichtung betriebene und bei der Steuerung der an eine Kochmaschine, einen Heizer oder eine Heißwasserversorgungseinrichtung gelieferten Brenngasmenge benutzte Gasflußsteuervorrichtung
Gasflußsteuervorrichtungen werden bei verschiedenen Anwendungen benutzt, bei denen die Steuerung der gelieferten Gasmenge notwendig ist. Es ist bekannt, eine derartige Steuerung über die Regulierung einer elektrischen Größe auszuführen. Eine einfachste, aber häufig benutzte Steuervorrichtung ist eine aus elektromagnetischen Ventilen aufgebaute Steuervorrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Steuervorrichtung umfaßt eine Mehrzahl von parallel zueinander in einer Mehrzahl von Gasdurchgängen 2 zu einem Brenner 1 angebrachten elektromagnetischen Ventilen 3 und eine Mehrzahl von Öffnungen 4, von denen jede einen unterschiedlichen Durchmesser aufweist und seriell mit einem entsprechenden elektromagnetischen Ventil verbunden ist. Ein maximaler Gasfluß wird erreicht, wenn alle elektromagnetischen Ventile 3 geöffnet sind, während ein minimaler Gasfluß erreicht wird, wenn nur das elektromagnetische Ventil 3 mit dem geringsten Durchmesser der Öffnung 4 geöffnet ist. Der Gasfluß kann schrittweise gemäß einer Kombination der Mehrzahl von elektromagnetischen Ventilen 3 zwischen der maximalen Flußrate und der minimalen Flußrate geändert werden. Offensichtlich wird die Verbrennung beendet, wenn alle elektromagnetischen Ventile geschlossen sind.
Ein alternatives Beispiel einer einen Gasfluß der Reihe nach ändernden Steuervorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Eine Ventilöffnung 8 und ein Ventil 9 sind entlang eines Gasdurchgangs 5 zwischen einem Einlaß 6 und einem Auslaß 7 vorgesehen. Das Ventil wird an seinen Enden von einer Membran 10 getragen, an der ein Permanentmagnet 11 angebracht ist. Ein Elektromagnet 14 besteht aus einem magnetischen Eisenkern 12 und einer Erregungsspule 13. Insbesondere wenn Strom durch die Erregungsspule 13 fließt, so daß er den magnetischen Kern 12 zur Erzeugung einer Abstoßungskraft gegen den Permanentmagneten 11 veranlaßt, bewegt sich das Ventil 9 zur Ermöglichung eines Gasflusses von der Ventilöffnung 8 weg. Der Gasdruck an dem Auslaß 7 wird durch die Abstoßungskraft und die wirksame druckempfangende Fläche der Membran 10 bestimmt, so daß der abströmseitig an den Brenner angelegte Gasdruck in Übereinstimmung mit der an die Erregungsspule 13 angelegten Elektrizitätsmenge gesteuert werden kann. Umgekehrt zieht der Permanentmagnet 11 den magnetischen Eisenkern 12 an, wenn der Erregungsspule 13 kein Strom zugeführt wird. Daher kann der Gasfluß beendet werden, wenn ein weiches, elastisches Teil 15 an der Oberfläche des Ventils 9 vorgesehen ist (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 55-49137).
Ein weiteres Beispiel einer Steuervorrichtung mit einem Hahn, die einen Gasfluß mehrschrittweise regulieren kann, ist in den Fig. 3 bis 10 dargestellt. In einem Gashahnhauptkörper 18 mit einem Gaseinlaß 16 und einem Gasauslaß 17 ist ein Schließteil 21 drehbar angebracht, das in seiner Seitenwand eine mit dem Gaseinlaß 16 zusammenwirkende Gasöffnung .19 und ein in der axialen Richtung des Schließteils 21 gebildetes und mit der Gasöffnung 19 in Verbindung stehendes Führungsloch 20 aufweist. Ein erster Durchgang 22 mit einem geringen Reduzierungsverhältnis, ein zweiter Durchgang 23 mit einem mittleren Reduzierungsverhältnis und ein dritter Durchgang 24 mit einem großen Reduzierungsverhältnis sind in dem Hahnhauptkörper 18 gebildet, um an ihren abströmseitigen Enden mit dem Gasauslaß 17 in Verbindung zu stehen. Die Enden des ersten Durchgangs 22 und des zweiten Durchgangs 23 öffnen sich anströmseitig über in der Seitenwand des Schließteils 21 gebildete Öffnungen 25 und 26 zu dem Führungsloch 20, während sich das Ende des dritten Durchgangs 24 anströmseitig zu einer Kammer 27 an der unteren Oberfläche des Hahnhauptkörpers 18 öffnet, wobei die Kammer mit dem Führungsloch 20 in Verbindung steht. Daher kann der Gasfluß in drei verschiedenen Schritten geändert werden (siehe beispielsweise japanische ungeprüfte Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 59-21324).
Bei dem vorstehenden Beispiel öffnet sich ein Zündventil 29, wenn ein Steuerschaft 28 gedrückt wird. Das Führungsloch 20 steht über das Ventil 29 mit einem Zündgasauslaß 31 und einer abströmseitig in der Seitenwand gebildeten Gasöffnung 30 in Verbindung. Eine mit dem Steuerschaft 28 zusammenwirkende piezoelektrische Zündvorrichtung 32 und eine Drehanzeigevorrichtung 33 zum visuellen Erkennen einer Drehposition sind an der Basis des Steuerschafts 28 angebracht.
Es wurde festgestellt, daß die vorgenannten herkömmlichen Flußsteuervorrichtungen nicht zufriedenstellend sind. Insbesondere das in Fig. 1 dargestellte Beispiel erfordert eine Anzahl von elektromagnetischen Ventilen, was eine Steuervorrichtung mit einer großen Ausdehnung zum Ergebnis hat, die zum Anbringen in einem anderen Anwendungsapparat nicht geeignet ist. Weil die Gesamtmenge an Elektrizität hoch ist, wenn alle elektromagnetischen Ventile geöffnet sind, beeinflußt ferner Hitzeerzeugung den zugehörigen Apparat, und eine große und teure Leistungsversorgungsschaltung ist erforderlich. Die in Fig. 2 dargestellte Steuervorrichtung weist eine Beschränkung des Verhältnisses des maximalen Flusses zum minimalen Fluß auf, d. h. eines Reduzierungsverhältnisses. Ein Freiraum an der Ventilöffnung wird äußerst klein, wobei ein Teil der Öffnung 8 in Kontakt mit dem Ventil 9 steht, so daß die Reproduzierbarkeit einer Beziehung zwischen der Elektrizitätsmenge und dem Gasversorgungsdruck instabil wird. Daher ist diese Steuervorrichtung nicht für praktische Anwendungen geeignet, bei denen ein wählbares Reduzierungsverhältnis benötigt wird. Ferner unterscheidet sich die Beziehung zwischen der Elektrizitätsmenge und dem Gasdruck aufgrund der Herstellungstoleranz von Permanentmagneten und Magnetschaltungen für jede Herstellung, so daß die Festlegung von Stromwerten für eine maximale Verbrennungsmenge und eine minimale Verbrennungsmenge zur Zeit der Herstellung notwendig war. Weil der an das Ventil angelegte Druck durch die Anziehungskraft des Permanentmagneten während kein Strom zugeführt wird schwach ist, kann zusätzlich eine zuverlässige, luftdichte Dichtung nicht erwartet werden.
Bei dem in den Fig. 3 bis 10 dargestellten Beispiel wird Gas von der in der Seitenwand des Schließteils 21 gebildeten Gasöffnung 19 eingeführt, über das innere Führungsloch 20 entweder zu dem Durchgang 22, 23 an der Seitenwand des Schließteils 21 oder zu dem mit der Bodenkammer 27 des Schließteils 21 in Verbindung stehenden Durchgang 24 geführt, einer Regulierung mit einem von drei, d. h. einem geringen, einem mittleren und einem hohen Reduzierungsverhältnis, unterzogen und von dem Gasauslaß 17 ausgegeben. Wenn es erforderlich ist, daß der Gasfluß mehrschrittweise, beispielsweise in fünf Schritten oder sechs Schritten, reguliert werden muß, wird daher die Benutzung eines Schließteils mit einer großen Ausdehnung und mit einem erhöhten Durchmesser notwendig. Aus diesem Grund und aus anderen Gründen ist die Steuervorrichtung nach diesem Beispiel nicht für eine Massenproduktion geeignet und weist eine zu große äußere Ausdehnung auf, um sie in Heimgeräten anzubringen und aufzubauen.
In den Fig. 6 bis 9 stellen die oberen Bereiche entlang der Linie X-X in Fig. 4 genommene Schnittansichten des Teils 21 dar, die mittleren Bereiche stellen entlang der Linie Y-Y in Fig. 4 genommene Schnittansichten dar, und die unteren Bereiche stellen entlang der Linie Z-Z in Fig. 4 genommene Schnittansichten dar.
Die britische Patentbeschreibung GB 2 001 311 A offenbart ein Mehr-Anschluß-Steuerventil mit einem Rotor mit einer Anzahl von parallelen Sätzen von Öffnungen, die jeweils zu einer Anzahl von Auslässen in einem Gehäuse ausgerichtet sind, in dessen Innenraum der Rotor drehbar angebracht ist, wobei das Innere des Rotors ein Fluid über einen Einlaß empfängt und das Fluid durch die selektiv durch Drehung des Rotors geöffneten und geschlossenen Auslässe des Gehäuses fließt und das Steuerventil auch einen Motor zum Antreiben des Rotors und eine zugehörige Steuerschaltung zum automatischen Bestimmen der Drehposition des Rotors innerhalb des Gehäuses und zum weiteren Steuern der Drehung des Rotors zu ausgewählten Drehpositionen, die durch äußere Bedingungen festgelegt sind, umfaßt.
Das Steuerventil ist als eine Einrichtung zum automatischen Steuern eines Fluidflusses in der Form einer erwärmten Flüssigkeit zwischen einem gemeinsamen Einlaß und einer Mehrzahl von Auslässen, nämlich zu einem einzelnen Auslaß oder irgendeiner Kombination von Auslässen, geschaffen, wobei jeder Auslaß einem separaten Gebiet entspricht. Die parallelen Öffnungsreihen in dem Rotor umfassen eine Mehrzahl von Kombinationen, wobei jede zu einer jeweiligen Kombination von Auslaßöffnungen unter einer geöffneten/geschlossenen Bedingung entspricht.
Die Anzahl von Auslaßöffnungen bestimmt die Anzahl von für den Rotor erforderlichen Öffnungskombinationen und bestimmt demnach die Größe des Rotors. Es wird angenommen, daß der Rotor für mehr als vier Auslaßöffnungen übermäßig groß würde.
Das Steuerventil ermöglicht die über der Zuführung aus zuführende Steuerung oder andernfalls die Steuerung von Fluid zu einem ausgewählten Gebiet. Das Steuerventil umfaßt jedoch keine Einrichtung zum Verändern der zugeführten Fluidmenge.
Die amerikanische Patentbeschreibung US 2 252 105 offenbart ein Ventil mit einer Kammer mit einem Innenraum und einem in der Kammer angeordneten ausgehöhlten Ventilstopfen. Der Ventilstopfen weist eine Mehrzahl von in der Oberfläche davon gebildeten, sequentiellen Schlitzen auf, die so angeordnet sind, daß sie selektiv zu entsprechenden, in der Kammer gebildeten Auslaßöffnungen ausgerichtet sind, um den Fluß eines Fluids von einem den ausgehöhlten Ventilstopfen versorgenden Einlaß über die aus Segmenten gebildeten Schlitze zu den Auslaßöffnungen zu ermöglichen.
Die Ausrichtung der aus Segmenten gebildeten Schlitze zu den Auslaßöffnungen wird durch eine manuelle Drehung des Ventilstopfens mit Hilfe eines mit dem Stopfen verbundenen Handrades erreicht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der vorgenannten Probleme und die Schaffung einer Flußsteuervorrichtung, die mit einer bemerkenswert geringen, für die Betätigung erforderlichen elektrischen Leistung ein hohes Gasflußreduzierungsverhältnis und eine hohe Gasflußgenauigkeit erreichen kann.
Eine erfindungsgemäße Gasflußsteuervorrichtung umfaßt einen Hahn mit einem Gehäuse und einem Schließteil, wobei das Gehäuse einen Innenraum und eine Mehrzahl von eine Seitenwand des Gehäuses durchdringenden Durchgängen aufweist und das Gehäuse in einem Gasdurchgang zwischen einem Einlaß und einem Auslaß angeordnet ist; eine das Schließteil drehend antreibende Motorantriebseinheit; eine Positionsbestimmungseinheit mit einer auf einem Schaft des Schließteils angebrachten Positionssignal-Erzeugungseinrichtung und einer ein Signal von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung empfangenden Positionsbeurteilungsschaltung zur Beurteilung einer Drehposition des Schließteils; eine ein Zielpositionssignal und ein Drehpositionssignal von der Positionsbestimmungseinheit empfangende Antriebssteuereinheit zum Anlegen eines Antriebssignals an die Motorantriebseinheit; wobei das Schließteil in dem Innenraum des Gehäuses angebracht und um eine zentrale Achse des Schafts drehbar ist, das Schließteil eine Mehrzahl von Durchgängen in einer seiner Seiten hat, die so angeordnet sind, daß sie bei Drehung des Schließteils zum selektiven Öffnen und Schließen von zumindest einem der Gehäusedurchgänge mit den Durchgängen in dem Gehäuse zur Deckung kommen, wobei die Steuervorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie angrenzend an die Mehrzahl von Durchgängen eine Mündungsplatte in dem Gehäuse umfaßt, wobei die Mündungsplatte eine Mehrzahl von Mündungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von Durchgängen des Gehäuses entsprechen, um die Flußrate zu bestimmen; und die Durchgänge in der Seite des Schließteils eine Anzahl von parallelen Durchtrittslöchern in dieser Seite des Schließteils und eine Anzahl von an der äußeren Oberfläche des Schließteils gebildeten außenliegenden Kanälen aufweisen, wobei jeder Kanal mit jeweils einem Durchtrittsloch in Verbindung steht, die außenliegenden Kanäle sich umfänglich parallel zueinander ausdehnen und unterschiedliche Kanallängen aufweisen.
Mit dem vorstehenden Aufbau der erfindungsgemäßen Gasflußsteuervorrichtung wird eine Mehrzahl von Durchgängen mit Hilfe des durch eine Kraft von der Motorantriebseinheit gedrehten Hahns geändert, geöffnet und geschlossen. Eine Kombination von Durchgängen, durch die Gas fließt, kann in Übereinstimmung mit der Hahn-Anhaltposition in einem festgelegten Zustand gewählt werden. Die perforierte Platte mit einer Mehrzahl von Mündungen mit unterschiedlichem Durchmesser ist an den Durchgängen vorgesehen. Eine gewünschte Kombination von Öffnungen der perforierten Platte, durch die ein Gas fließt, wird in Übereinstimmung mit der Hahn-Anhaltposition bestimmt, wodurch die schrittweise Änderung von einem maximalen Gasfluß zu einem minimalen Gasfluß ermöglicht wird. Das Reduzierungsverhältnis wird durch die Mündungsdurchmesser bestimmt, so daß jedes hohe Reduzierungsverhältnis wie gewünscht konstruiert werden kann. Weil die Genauigkeit eines Gasflusses nur von den Mündungsdurchmessern abhängt, kann ferner eine hohe Genauigkeit erhalten werden. Die beim Anhalten des Hahns benutzte Positionsbestimmungseinheit überwacht unter Benutzung der auf dem Hahnschaft angebrachten Positionssignal-Erzeugungseinrichtung eine vorliegende Position, wobei die vorliegende Position Positionen einschließt, an denen der Hahn anzuhalten ist, und andere Zwischenpositionen dazwischen, an denen der Hahn nicht anzuhalten ist. Wenn eine Zielposition aufgrund einer Notwendigkeit einer Änderung der Brennmenge zu ändern ist, sendet die Antriebssteuereinheit ein Steuersignal zu der Motorantriebseinheit zur Bestimmung, ob der Hahn in Uhrzeigerrichtung oder gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht wird, durch Vergleich einer vorliegenden Position mit der Zielposition. Wenn die Zielposition und die vorliegende Position zur Übereinstimmung kommen, wird das Antriebssignal zum Anhalten des Hahns beendet. Das Antreiben der Motorantriebseinheit benötigt nur eine kurze Zeit, während der die Gasbrennmenge zu ändern ist. Als Ergebnis kann die Wärmeerzeugung vernachlässigt werden, und eine Leistungsquelle wird für eine kurze Zeit innerhalb ihrer Nennleistung betrieben. Daher ist die einfache Verwirklichung einer kleinen und leichtgewichtigen Leistungsquelle möglich. Offensichtlich ist die Betriebszeit der Motorantriebseinheit bemerkenswert kürzer als die Brennzeit.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein eine herkömmliche Gasflußsteuervorrichtung darstellendes schematisches Diagramm;
Fig. 2 ist ein eine andere herkömmliche Gasflußsteuervorrichtung darstellender Querschnitt;
Fig. 3 ist eine Ansicht, die einen herkömmlichen Hahn teilweise im Schnitt darstellt;
Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines herkömmlichen Schließteils;
Fig. 5 ist ein Vertikalschnitt des in Fig. 4 dargestellten Schließteils;
Fig. 6, 7, 8 und 9 sind Seitenquerschnitte eines Hahns mit unterschiedlichen Drehwinkelpositionen des in Fig. 4 dargestellten Schließteils;
Fig. 10 ist eine eine Gasflußänderung nach dem Stand der Technik darstellende graphische Darstellung;
Fig. 11 ist ein ein Hauptteil einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassteuervorrichtung darstellender Querschnitt;
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht des Schließteils der Gassteuervorrichtung;
Fig. 13 ist eine eine Positionsbeziehung zwischen Löchern und Kanälen des Schließteils darstellende Abwicklung;
Fig. 14 ist eine die perforierte Platte darstellende Draufsicht;
Fig. 15 ist eine die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung darstellende Draufsicht;
Fig. 16 stellt ein Muster einer Gleitkontaktoberfläche der Kodiereinrichtung vom Absoluttyp dar;
Fig. 17 ist eine die Eigenschaften eines anderen Beispiels der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung darstellende graphische Darstellung;
Fig. 18 stellt ein Muster einer Gleitkontaktoberfläche einer anderen Kodiereinrichtung vom Absoluttyp der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung dar;
Fig. 19 ist ein ein Hauptteil einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassteuervorrichtung darstellender Querschnitt;
Fig. 20A und 20B sind eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Schließteils;
Fig. 21 ist eine die Positionsbeziehung zwischen den Löchern und Kanälen des Schließteils und der in dem Gehäuse gebildeten Durchgänge darstellende Abwicklung;
Fig. 22 ist eine Draufsicht auf die perforierte Platte;
Fig. 23A und 23B sind eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Verbindungsschafts;
Fig. 24 stellt ein Muster einer Gleitkontaktoberfläche der Kodiereinrichtung vom Absoluttyp dar;
Fig. 25 ist eine eine Beziehung zwischen den Durchgängen und den Schließteilkanälen an der Anströmseite und der Abströmseite in der vollständig geschlossenen Position des Hahns darstellende Ansicht;
Fig. 26 ist ein einen Hauptteil einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassteuervorrichtung darstellender Querschnitt;
Fig. 27 ist eine die Stromeigenschaften zur Zeit des Motoranhaltens darstellende graphische Darstellung;
Fig. 28 ist ein ein Hauptteil einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassteuervorrichtung darstellender Querschnitt;
Fig. 29 ist eine zur Veranschaulichung der Steueroperation der Gassteuervorrichtung benutzte graphische Darstellung;
Fig. 30 ist ein einen Hauptteil einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassteuervorrichtung darstellender Querschnitt; und
Fig. 31 ist ein einen Hauptteil einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gassteuervorrichtung darstellender Querschnitt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Als nächstes werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Bezugnehmend auf Fig. 11 ist ein an einem Gasdurchgang 34 angeordneter Hahn 35 aus einem um eine Zentrumsachse davon sich drehenden Schließteil 36 und einem außerhalb des Schließteils 36 vorgesehenen Gehäuse 37 aufgebaut. Das Schließteil 36 hat eine in Fig. 12 dargestellte äußere Erscheinung und ist mit einer Mehrzahl von Löchern 38a, 38b, 38c, 38d und 38e in seiner axialen Richtung und mit mit den entsprechenden Löchern in Verbindung stehenden Kanälen 39b, 39c, 39d und 39e verschiedener Längen in seiner Umfangsrichtung gebildet. Die Löcher 38 und Kanäle 39 sind mit einer Winkelbeziehung dazwischen angeordnet, wie in einer Abwicklung nach Fig. 13 dargestellt. Eine Mehrzahl von Durchgängen 40a, 40b, 40c, 40d und 40e sind in seiner radialen Richtung durch die Gehäusewand führend in dem Gehäuse gebildet, wobei jeder der Durchgänge in seiner Höhe einem der Löcher 38 des Schließteils 36 entspricht. An den Außenenden der Durchgänge ist eine mit Mündungen 41a, 41b, 41c, 41d und 41e von unterschiedlichen Durchmessern gebildete perforierte Platte 42 angebracht, wobei jeweils eine der Mündungen einem aus der Mehrzahl der Durchgänge 40 entspricht. Die Durchgänge bilden an der Abströmseite der perforierten Platte 42 mit Hilfe einer mit einem Brenner (nicht gezeigt) zu verbindenden Verbindung 43 eine Einheit. Fig. 14 ist eine Draufsicht auf die perforierte Platte 42. Der obere Endbereich des Schließteils 36 ist mit einem Schaft 44 von einer D-Buchstaben-Querschnittsform gebildet, wie in Fig. 12 dargestellt, und ein gerader Schlitz 45 ist an dem Ende des Schafts 44 gebildet. Der D-buchstabenförmige Schaft 44 wird in ein in dem Zentrum eines Drehbereichs einer Positionssignal- Erzeugungseinrichtung 46, wie etwa einer Kodiereinrichtung oder eines Potentiometers, gebildetes D-buchstabenförmiges Loch 47, wie in Fig. 15 gezeigt, eingesetzt. Der Schaft 44 wird mit Hilfe einer Motorantriebseinheit 49 mit einem Ausgangsschaft 48, der mit dem geraden Schlitz 45 verbunden ist, gedreht. Die Motorantriebseinheit 49 ist gewöhnlich aus einem Motor 50 und einem Untersetzungsgetriebegehäuse 51 zum Erhöhen des Drehmoments aufgebaut. Fig. 15 stellt ein Beispiel der eine 4-Bit-Kodiereinrichtung benutzenden Positionssignal- Erzeugungseinrichtung 46 dar, die ein in Fig. 16 dargestelltes Gleitkontaktoberflächenmuster aufweist. Der Drehbereich der den Schaft 44 drehenden Kodiereinrichtung weist eine sich in die radiale Richtung ausdehnende Gleitbürste auf. Die Gleitbürste dreht sich, während sie einen Kontakt zwischen der innersten kreisförmigen Kontaktoberfläche und den anderen vier äußeren kreisförmigen Kontaktoberflächen 46b beibehält. Ein elektrischer Kontakt zwischen der innersten Oberfläche und jeder der äußeren Oberflächen wird in dem schraffierten Bereich ermöglicht und ist in dem anderen Bereich nicht möglich. Unter der Annahme, daß der elektrisch verbundene Zustand durch "1" repräsentiert wird und der elektrisch nicht verbundene Zustand durch "0" repräsentiert wird, werden die Bürstenwinkel in der Reihenfolge vom innersten zum äußersten jeweils repräsentiert durch 1111 beim 0-Grad-Winkel, 1110 in dem Zwischenbereich vom 0-Grad-Winkel bis zum 60-Grad-Winkel, 1101 beim 60-Grad- Winkel, 1100 in dem Zwischenbereich vom 60-Grad-Winkel bis zum 120-Grad-Winkel, 1011 beim 120-Grad-Winkel, 1010 in dem Zwischenbereich vom 120-Grad-Winkel bis zum 180-Grad-Winkel, 1001 beim 180-Grad-Winkel, 1000 in dem Zwischenbereich vom 180-Grad-Winkel bis zum 240-Grad-Winkel, 0111 beim 240-Grad- Winkel, 0110 in dem Zwischenbereich vom 240-Grad-Winkel bis zum 300-Grad-Winkel, 0101 beim 300-Grad-Winkel und 0100 in dem Zwischenbereich vom 300-Grad-Winkel bis zum 0-Grad-Winkel. Die Kombination dieser An/Aus-Signale ändert sich, während sich das Schließteil 36 dreht. Es wird angenommen, daß die in Fig. 13 dargestellten, in der Abwicklung des Schließteils benutzten Winkel übereinstimmend mit denjenigen der in dem in Fig. 16 dargestellten Kodiermuster benutzten gebildet sind, und es wird angenommen, daß die Position, an der die Mehrzahl von Durchgängen 40 in dem Gehäuse 37 angeordnet sind, einer Position beim 0-Grad-Winkel entspricht. Dann zeigt das Signal 1111 eine Anhaltposition des Hahns 35 an, das Signal 1101 zeigt eine maximale Brennmenge an, bei der Gas durch alle Mündungen 41 der perforierten Platte 42 fließt, und nachdem die Brennmenge schrittweise über das Signal 1011, 1001 bis 0111 abnimmt, zeigt das Signal 0101 eine minimale Brennmenge an, bei der Gas nur durch die Mündung 41e fließt. Die Hahnposition wird durch eine aus einer Positionsbeurteilungsschaltung 52 und der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 aufgebaute Positionsbestimmungseinheit 53 beurteilt, wobei die Schaltung 52 ein Signal von der Erzeugungseinrichtung 46 empfängt und das Signal mit zuvor gespeicherten Bit-Signalen vergleicht. Ein auf der Grundlage der Bedingungen eines brennenden Gegenstands oder auf der Grundlage eines Start- oder Stopp-Befehls zu bestimmendes Zielpositionssignal T1 und ein Signal T2 einer vorliegenden Position von der Positionsbestimmungseinheit 53 werden an eine Antriebssteuereinheit 54 geliefert. Die Antriebssteuereinheit 54 veranlaßt den Motor, sich in die Richtung zu drehen, so daß das Zielpositionssignal T1 erhalten werden kann. Wenn die Zielposition erhalten wird, wird die Leistungsversorgung an den Motor 50 gestoppt.
Mit dem vorstehenden Aufbau der Gassteuervorrichtung wird das Reduzierungsverhältnis und die Gasflußgenauigkeit an jeder Drehposition des Hahns nur durch den Durchmesser von jeder Mündung 41 der perforierten Platte 42 bestimmt. Daher kann ein hohes Reduzierungsverhältnis und eine hohe Gasflußgenauigkeit auf einfache Weise erhalten werden. Wenn keine Änderung des Gasflusses benötigt wird, ist es nur notwendig, die Positionsbestimmungseinheit 53 zu betreiben, wodurch ein geringer Leistungsverbrauch ermöglicht wird. Durch Anbringen der Kodiereinrichtung vom Absoluttyp mit einem in Fig. 16 dargestellten Muster kann insbesondere das Schließteil an einer gewünschten Position ohne irgendeinen Fehler angehalten werden. Als ein Ergebnis ist keine Verminderung der Brennmenge zu befürchten, die verursacht werden könnte, wenn die Löcher 38 des Schließteils 36 und die Durchgänge 40 des Gehäuses 37 gegeneinander verschoben werden, wenn sie angehalten werden. Daher wird ein Durchmesserabstand der Löcher 38 und Durchgänge 40, durch die Gas fließt, so gering wie notwendig gebildet, was einen Aufbau des Schließteils 36 mit einem geringeren Durchmesser und einer geringeren Länge und zusätzlich eine Abnahme des Ausgangsdrehmomentes der Motorantriebseinheit 49 zum Ergebnis hat.
Ein weiteres Beispiel der in dieser Erfindung benutzten Positionssignal-Erzeugungseinrichtung ist in Fig. 17 dargestellt. Bei diesem Beispiel wird ein einen zu einem Drehwinkel proportionalen Widerstandswert ausgebendes Potentiometer benutzt, wodurch eine vorliegende Position des Schließteils 36 angezeigt wird. Mit diesem Verfahren wird die Anzahl von die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 und die Positionsbeurteilungsschaltung 52 verbindenden Signalleitungen auf vorteilhafte Weise gering gemacht.
Wie in Fig. 11 dargestellt, wird ein einziger Durchgang an der Abströmseite der Mehrzahl von Durchgängen 40 benutzt. Es kann jedoch nur ein sich durch die Mündung 41e der perforierten Platte 42 erstreckender Durchgang unabhängig von den anderen zur Benutzung für einen Zündbrenner angeordnet werden.
Die bislang beschriebene Gasflußsteuervorrichtung nach der vorstehenden Ausführungsform hat eine den Erhalt eines hohen Reduzierungsverhältnisses unter Beibehaltung einer Gasflußgenauigkeit und eine Verminderung eines Leistungsverbrauchs ermöglichende Wirkung und auch die folgenden Wirkungen.
(1) Die aus der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung und der Positionsbeurteilungsschaltung bestehende Positionsbestimmungseinheit ist so aufgebaut, daß zu jeder Zeit eine vorliegende Position des Schließteils erhalten werden kann, wenn es notwendig wird. Eine Ersatzleistungsversorgung oder ein Kondensator als eine Maßnahme bei einem augenblicklichen Leistungsversagen werden daher nicht benötigt, im Gegensatz zu dem Fall, bei dem eine Kodiereinrichtung vom Inkrementtyp zur Bestimmung einer vorliegenden Position durch Addieren oder Subtrahieren der in ihrer Anzahl zu einer Abweichung von einer Referenzposition entsprechenden Pulse benutzt wird. Ferner ist die Benutzung einer Betriebsfolge, die die Rückkehr der Kodiereinrichtung zu der Referenzposition nach der Behebung eines langanhaltenden Leistungsausfalls ausführte nicht notwendig, wodurch die Vereinfachung der Antriebssteuereinheit ermöglicht wird.
(2) Die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung ist so aufgebaut, daß sie Hahnanhaltpositionen und Zwischenpositionen dazwischen nachweisen kann. Wenn der Hahn aufgrund der Trägheit der Motorantriebseinheit über die Anhaltposition hinwegläuft, weist die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung daher sofort nach, daß der Hahn über die Anhaltposition hinweggelaufen ist, um ihn in die entgegengesetzte Richtung anzutreiben. Als Ergebnis kann eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit auf eine Gasflußänderung erhalten werden.
(3) Weil die Gasflußsteuervorrichtung aus einem Hahn, dessen Schließteil gedreht wird, aufgebaut ist, kann eine hohe Zuverlässigkeit bei der Anhaltposition des Hahns erreicht werden.
Noch ein weiteres Beispiel der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 ist in Fig. 18 dargestellt, worin eine Kodiereinrichtung vom Absoluttyp benutzt wird, die eine Mehrzahl von Ausgabesignalen darstellen kann, die jeweils Anhaltpositionen und Zwischenpositionen des Hahns zugeordnet sind, in der Form von gray-kodierten Signalen bezüglich des Drehwinkels. Der Drehbereich der den Schaft 44 drehenden Kodiereinrichtung weist eine sich in radialer Richtung erstreckende Gleitbürste auf. Die Gleitbürste dreht sich unter Beibehaltung einer Berührung zwischen der innersten, kreisförmigen Kontaktoberfläche und den anderen vier äußeren, kreisförmigen Kontaktoberflächen. Ein elektrischer Kontakt zwischen der innersten Oberfläche und jeder der äußeren Oberflächen wird in dem schraffierten Bereich ermöglicht und in dem anderen Bereich unterbrochen. Der mit der innersten gemeinsamen Kontaktoberfläche verbundene Anschluß wird durch Bezugszeichen 55 dargestellt, andere mit den äußeren Kontaktoberflächen verbundene Anschlüsse werden in der Reihenfolge von der inneren Kontaktoberfläche zu der äußeren Kontaktoberfläche durch Bezugszeichen 56a, 56b, 56c und 56d dargestellt, und in Fig. 18 gezeigte Winkelgebiete werden durch Bezugszeichen A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K und L dargestellt. Zwischen dem gemeinsamen Anschluß und jedem der äußeren Anschlüsse erhaltene Signale ändern sich, wie in Tabelle 1 gezeigt ist, wobei angenommen ist, daß der elektrisch verbundene Zustand durch "1" und der unterbrochene Zustand durch "0" dargestellt ist. Tabelle 1 Winkel Gebiet
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, ändert ein Ausgabesignal der Kodiereinrichtung vom Absoluttyp seinen Inhalt um ein Bit, wenn sich das Gebiet ändert, wodurch gray-kodierte Signale erhalten werden. Die Kombination dieser Vier-Bit-Signale ändert sich, wenn sich das Schließteil 36 dreht. Es wird angenommen, daß die in der Abwicklung, die in Fig. 13 dargestellt ist, benutzten Winkel des Schließteils zusammenfallend mit denjenigen gebildet sind, die in dem in Fig. 18 dargestellten Kodiermuster benutzt sind, und daß die Position, an der die Mehrzahl von in dem Gehäuse 37 gebildeten Durchgängen 40 angeordnet sind, als eine Position bei einem 0-Grad-Winkel bestimmt ist. Dann zeigt das Signal 1111 eine Anhaltposition des Hahns 35 an, das Signal 0101 zeigt eine maximale Brennmenge an, bei der Gas durch alle Mündungen 41 der perforierten Platte 42 fließt, und nachdem die Brennmenge über die Signale 1001, 0000, 1100 schrittweise abnimmt, zeigt das Signal 0110 eine minimale Brennmenge an, bei der Gas nur durch die Mündung 41e fließt. Die Hahnposition wird von einer aus einer Positionsbeurteilungsschaltung 52 und der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 aufgebauten Positionsbestimmungseinheit 53 beurteilt, wobei die Schaltung 52 ein Signal von der Erzeugungseinrichtung 46 empfängt und das Signal mit zuvor gespeicherten Bitsignalen vergleicht. Ein auf der Grundlage der Bedingungen eines brennenden Gegenstands oder auf der Grundlage eines Start- oder Anhaltbefehls zu bestimmendes Zielpositionssignal T1 und ein vorliegendes Positionssignal T2 von der Positionsbestimmungseinheit 53 werden an eine Antriebssteuereinheit 54 angelegt. Die Antriebssteuereinheit 54 veranlaßt den Motor 50, sich in der Richtung zu drehen, in der das Zielpositionssignal T1 erhalten werden kann. Wenn die Zielposition erreicht ist, wird die Leistungsversorgung an den Motor 50 gestoppt.
Mit dem vorstehenden Aufbau der Gassteuervorrichtung wird das Reduzierungsverhältnis und die Genauigkeit des Gasflusses bei jeder Drehposition des Hahns nur durch den Durchmesser von jeder Mündung 41 bestimmt. Daher kann auf einfache Weise ein hohes Reduzierungsverhältnis und eine hohe Genauigkeit des Gasflusses erhalten werden. Wenn keine Änderung des Gasflusses benötigt wird, ist nur der Betrieb der Positionsbestimmungseinheit 53 notwendig, wodurch ein geringer Leistungsverbrauch ermöglicht wird. Insbesondere kann durch Anbringen der Kodiereinrichtung vom Absoluttyp mit einem in Fig. 18 dargestellten Muster das Schließteil ohne irgendeinen Fehler bei einer gewünschten Position angehalten werden. Als Ergebnis ist keine Verminderung der Brennmenge zu befürchten, die verursacht werden könnte, wenn die Löcher 38 des Schließteils 36 und die Durchgänge 40 des Gehäuses 37 gegeneinander verschoben werden, wenn sie angehalten werden. Daher ist eine Weite der Durchmesser der Löcher 38 und Durchgänge 40, durch die Gas fließt, so gering gebildet, wie es notwendig ist, was eine Konstruktion des Schließteils 36 mit einem geringeren Durchmesser und einer geringeren Länge zum Ergebnis hat und zusätzlich eine Verminderung beim Ausgabedrehmoment der Motorantriebseinheit 49.
Wie in Fig. 11 dargestellt, wird abströmseitig von der Mehrzahl von Durchgängen 40 ein einziger Durchgang benutzt. Es kann jedoch nur ein sich durch die Mündung 41e erstreckender Durchgang unabhängig von den anderen angeordnet werden, um ihn für einen Zündbrenner zu benutzen.
Die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel bislang beschriebene Gasflußsteuervorrichtung hat eine Wirkungsweise, mit der der Erhalt eines hohen Reduzierungsverhältnisses unter Beibehaltung einer Genauigkeit des Gasflusses und einer Leistungsverbrauchsverminderung möglich ist, und auch die folgenden Wirkungen.
(1) Die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung erzeugt graykodierte Ausgabesignale. Daher wird ein Zittern, wenn überhaupt, zu der Zeit, zu der ein Positionssignal sich zwischen einer Anhaltposition und der anderen Position in der Nähe der Anhaltposition ändert, auf eine Ein-Bit-Änderung unterdrückt. Daher wird das Signal von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung zu einem der beiden Signale vor und nach der Änderung, und es gibt keine Befürchtung, daß die Positionsbeurteilungsschaltung die Hahnposition so beurteilt, als ob sie weit entfernt von der richtigen Position wäre. Das ist insbesondere für die Gasflußsteuervorrichtung wichtig, weil ein Überheizen' das durch eine übermäßige Gasversorgung verursacht wird, vermieden werden kann, und ein Risiko des Ausgebens von Gas, wenn die Gasausgabe unterbrochen sein muß, kann vermieden werden.
(2) Die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung ist so aufgebaut, daß sie Hahnanhaltpositionen und Zwischenpositionen dazwischen nachweisen kann. Wenn der Hahn aufgrund der Trägheit der Motorantriebseinheit über die Anhaltposition hinwegläuft, kann die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung daher sofort nachweisen, daß der Hahn über die Anhaltposition hinweggelaufen ist, um ihn in der entgegengesetzten Richtung anzutreiben. Als Ergebnis kann eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit auf eine Gasflußänderung erreicht werden.
Eine zweite Ausführungsform der Gasflußsteuervorrichtung ist in den Fig. 19 bis 23 dargestellt. Die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung nach der zweiten Ausführungsform benutzt eine Kodiereinrichtung vom Absoluttyp, die eine Mehrzahl von Ausgabesignalen darstellen kann, die jeweils Anhaltpositionen und Zwischenpositionen des Hahns zugeordnet sind. Der Kernpunkt der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung nach dieser Ausführungsform besteht darin, daß nur die Zwischengebiete vor und nach der vollständig geschlossenen Position jeweils unterteilt sind und Ausgabesignale von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung diesen unterteilten Gebieten zugeordnet sind. Zu denjenigen der in Fig. 11 bis 16 der ersten Ausführungsform dargestellten Elemente ähnliche Elemente wurden unter Benutzung identischer Bezugszeichen bezeichnet, und die detaillierte Beschreibung wird daher weggelassen.
Bei der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 weist der Drehbereich der Kodiereinrichtung vom Absoluttyp mit einem in Fig. 24 dargestellten Muster eine sich in der radialen Richtung erstreckende Gleitbürste auf. Die Gleitbürste dreht sich unter Beibehaltung eines Kontaktes zwischen der innersten, gemeinsamen kreisförmigen Kontaktoberfläche und den anderen vier äußeren kreisförmigen Kontaktoberflächen. In Fig. 24 wird ein elektrischer Kontakt zwischen der innersten Oberfläche und jeder der äußeren Oberflächen in dem dick schraffierten Bereich ermöglicht und in dem anderen Bereich unterbrochen. Der mit dem innersten, gemeinsamen Kontaktring verbundene gemeinsame Anschluß ist durch das Bezugszeichen 58 dargestellt, andere mit den äußeren Kontaktringen verbundene Anschlüsse sind durch Bezugszeichen 57a, 57b, 57c und 57d dargestellt. Aus kontaktherstellenden Bits und kontaktunterbrechenden Bits zusammengesetzte Vier-Bit-Ausgabesignale bei jeder der in Fig. 24 dargestellten Winkelpositionen sind in Tabelle 2 dargestellt, wobei angenommen wird, daß der elektrisch verbundene Zustand durch "1" und der unterbrochene Zustand durch "0" dargestellt ist. Tabelle 2 Winkel Gebiet
Die Bezugszeichen (a) bis (g), die in Tabelle 2 und Fig. 24 Winkel bezeichnen, entsprechen den in Fig. 21 dargestellten Bezugszeichen (a) bis (g). Unter der Annahme, daß das Schließteil beim in Fig. 21 dargestellten Winkel (a) positioniert ist und daß sich die Gleitbürste der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 in dem Gebiet A befindet, wird das Signal 1111 erhalten. Wenn sich die Gleitbürste gegen die Uhrzeigerrichtung dreht und in das Gebiet D kommt, fließt Gas nur durch die Mündung 59f zu einem Zündbrenner. In diesem Fall wird das Signal 1101 erhalten. Als nächstes fließen in dem Gebiet F Gase durch alle Mündungen 59a, 59b, 59c, 59d, 59e und 59f zur Einstellung eines maximalen Brennzustandes, bei dem das Signal 0001 erhalten wird. Die Gleitbürste dreht sich weiter, und die Kombination der Mündungen in der perforierten Platte ändert sich, und bei dem Winkel (g) nimmt sie einen minimalen Brennzustand an, wobei das Signal 0010 erhalten wird. Die Anordnung der Mündungen 59a, 59b, 59c, 59e und 59f über die Durchgänge 63a, 63b, 63c, 63d, 63e und 63f in dem Gehäuse 37 zu den Löchern 61a, 61b, 61c, 61d, 61e und 61f oder den Kanälen 62a, 62b, 62c, 62d, 62e und 62f des Schließteils 36 ist ähnlich zu derjenigen, die in Fig. 11 dargestellt ist.
Verschiedene Ausgabesignale werden zu Gebieten C und B zugeordnet, die, wie in Fig. 24 dargestellt ist, bei dem Winkel R1 unterteilt sind. Der Winkel 81 ist ein Winkel, bei dem der Zündbrenner gelöscht ist, wenn das Schließteil in der Uhrzeigerrichtung von dem Winkel (b) zur Verminderung des Überlappgebiets zwischen dem Kanal 62f und dem Durchgang 63f, wie in Fig. 25 (a) dargestellt ist, gedreht wird. Auf ähnliche Weise sind die Gebiete P und O beim Winkel 82 unterteilt, bei dem der Zündbrenner oder der Hauptbrenner gelöscht ist, wenn das Schließteil von dem Winkel (g) in der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird. Daher werden zwei verschiedene Ausgabesignale erhalten, wenn das Schließteil von dem Winkel (g) in Richtung auf den nicht brennenden Zustand gedreht wird.
Die Beziehung zwischen den Ausgabesignalmustern und der Brennmenge bei jeder Position des Schließteils wird vorab in der Antriebssteuereinheit 54 gespeichert. Ein auf der Grundlage der Bedingungen eines brennenden Gegenstandes oder auf der Grundlage eines Start- oder Stoppbefehls zu bestimmendes Zielpositionssignal und ein vorliegendes Positionssignal von der Positionsbestimmungseinheit 46 werden miteinander verglichen, um die Motorantriebseinheit 49 so zu betreiben, daß sie den Motor in der Richtung dreht, in der das Zielpositionssignal erhalten werden kann. Wenn die Zielposition erreicht ist, wird die Leistungsversorgung an den Motor beendet.
Die Fig. 23A und 23B stellen einen Verbindungsschaft 64 dar, der mit einem konvexen Bereich 66, welcher in eine an dem Ende des Schließteils 36 geschaffene Nut 65 eingesetzt wird, und mit einer konkaven Nut 67 an dem entgegengesetzten Ende, in die die Ausgabewelle 48 der Motorantriebseinheit 50 eingesetzt wird, gebildet ist, wobei der konvexe Bereich 66 und die konkave Nut 67 senkrecht zueinander angeordnet sind.
Die Betriebszuverlässigkeit einer Gasverbrennungsvorrichtung ist wichtig, insbesondere in der Nähe der vollständig geschlossenen Position des Hahns, beispielsweise wird die Zündvorrichtung gleichzeitig mit dem Beginn des Flusses eines Gases betätigt, oder das Schließteil muß den Gasfluß vollständig beenden, wenn die Verbrennungsvorrichtung abgestellt ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Aufbau werden zwei verschiedene Positionssignale jeweils vor und nach der vollständig geschlossenen Position geliefert. Die beiden verschiedenen Signale sind an der Position unterteilt, die sich gerade vor der Position befindet, an der der Brenner voll gelöscht ist. Wenn das Schließteil irrtümlich von dem Gebiet D in der Uhrzeigerrichtung anstelle der Gegenuhrzeigerrichtung gedreht wird, werden daher dann ein das Gebiet C repräsentierendes Signal und auch ein das Gebiet D repräsentierendes Signal zum Nachweis einer irrtümlichen Drehung ausgegeben. Daher kann die irrtümliche Betätigung zweimal nachgewiesen werden, um demgemäß die Drehung des Schließteils in die richtige Richtung zu korrigieren, ohne den Brenner zu löschen. Das ist ebenfalls für den Fall anwendbar, wenn das Schließteil irrtümlich von dem Gebiet N in Richtung auf die vollständig geschlossene Position gedreht wird. Diese Doppelprüfung der Schließoperation verbessert wirksam die Zuverlässigkeit.
Die bislang in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebene Gasflußsteuervorrichtung weist eine Wirkungsweise auf, der der Erhalt eines hohen Reduzierungsverhältnisses unter Beibehaltung einer Genauigkeit des Gasflusses und einer Leistungsverbrauchsverminderung möglich ist, und auch die folgende Wirkung.
(1) Weil verschiedene Signale jeweils vor und nach der vollständig geschlossenen Position erhalten werden können, kann vorteilhafterweise eine irrtümliche Löschoperation vermieden werden. Es kann ferner eine Prüfung bewirkt werden, ob die Zündvorrichtung oder andere zugehörige Vorrichtungen zu betätigen sind, wenn das Schließteil in Richtung auf eine geöffnete Position gedreht wird. Daher kann die Zuverlässigkeit einer Funktion des Verhinderns der Ausgabe von Rohgas verbessert werden, wobei diese Funktion für die Betriebssicherheit des Brenners am wichtigsten ist.
Eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasflußsteuervorrichtung ist in den Fig. 26 und 27 dargestellt. Die Gasflußsteuervorrichtung umfaßt eine auf ein Zielpositionssignal eines Hahns und ein Signal von einer Hahnpositionsbestimmungseinheit 53 ansprechende Betriebssteuereinheit 71; eine auf die Betriebssteuereinheit 71 ansprechende Antriebssteuereinheit 54 zum Ausgeben eines Treibersignals an eine Motorantriebseinheit 49; und eine Zeitgebereinheit 70, die zur Ausgabe eines Antriebsstoppsignals benutzt wird, wenn die Motorantriebseinheit 49 zum Umkehren des Motors betätigt wird, und zum Ausgeben eines Umkehrsignals nach Ablauf einer festgelegten Zeit.
Bezugnehmend auf Fig. 26, wenn eine Zielposition in entgegengesetzter Richtung während des Betriebs der Motorantriebseinheit 49 angezeigt wird, wird der Motor 50 augenblicklich mittels einer Start/Stopp-Steuereinheit 68 angehalten. Es dauert einige Zeit, den Motor 50 nach Ausgabe eines Sofort- Stopp-Signals vollständig anzuhalten. Wie in Fig. 27 dargestellt, ist eine für das Anhalten des Motors benötigte Zeit ta eine Zeit von dem Anlegen eines Sofort-Stopp-Signals (zur Zeit T = t0) bis zu der Anhaltzeit (bei T = t1), wie in der graphischen Darstellung eines Motorstroms, die in Fig. 27 dargestellt ist, veranschaulicht ist. Die Zeitgebereinheit 70 wird auf eine Zeit eingestellt, die länger ist als die Zeit ta. Ein Anhaltsignal wird von der Start/Stopp-Steuereinheit 68 ausgegeben, wenn der Motor in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Danach wird der Ablauf einer festgelegten Zeit gestattet, um ein Umkehrsignal von der Start/Stopp-Steuereinheit 68 aus zugeben.
Die in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel bislang beschriebene Gasflußsteuervorrichtung weist eine Wirkungsweise auf, der der Erhalt eines hohen Reduzierungsverhältnisses unter Beibehaltung einer Genauigkeit des Gasflusses und einer Leistungsverbrauchsverminderung möglich ist, und auch die folgenden Wirkungen.
(1) Weil ein Umkehrsignal nach Ablauf einer festgelegten Zeit, nachdem ein Anhaltsignal ausgegeben wird, für eine sofortige Umkehrdrehung ausgegeben wird, kann ein bei der sofortigen Umkehrdrehung zu verursachender übermäßiger Motorstrom vermieden werden, wodurch die Haltbarkeit des Motors erhöht wird.
(2) Es ist möglich, die während der Umkehrdrehung an den Reduziergetriebezug angelegte Stoßbelastung zu vermindern, wodurch die Zuverlässigkeit und Haltbarkeit des Reduziergetriebezuges erhöht wird.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 28 und 29 dargestellt. Die Gasflußsteuervorrichtung umfaßt eine auf ein Zielpositionssignal T1 des Hahns und ein vorliegendes Positionssignal T2 von einer Positionsbestimmungseinheit 53 ansprechende Betriebssteuereinheit 71; eine auf ein Signal von der Betriebssteuereinheit 71 ansprechende Geschwindigkeitssteuereinheit 69 zum Regulieren der Motorgeschwindigkeit über die Motorantriebseinheit 49; und eine Start/Stopp-Steuereinheit 68 zum Starten und Stoppen des Motors über die Motorantriebseinheit 49.
Bezugnehmend auf Fig. 28 wird die Hahnposition von einer aus einer Positionsbeurteilungsschaltung 52 und der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 aufgebauten Positionsbestimmungseinheit 53 beurteilt, wobei die Schaltung 52 ein Signal von der Erzeugungseinrichtung 46 empfängt und das Signal mit zuvor gespeicherten Bit-Signalen vergleicht. Ein auf der Grundlage der Bedingungen eines brennenden Gegenstandes oder auf der Grundlage eines Start- oder Stoppbefehls zu bestimmendes Zielpositionssignal T1 und ein vorliegendes Positionssignal T2 von der Positionsbestimmungseinheit 53 werden an die Betriebssteuereinheit 71 angelegt. Die Start/Stopp-Steuereinheit 68 empfängt ein Signal von der Betriebssteuereinheit 71 zur Steuerung des Startens/Stoppens und der Drehrichtung des Motors 50. Die Geschwindigkeitssteuereinheit 69 ändert eine Leistungsversorgung an den Motor zur Regulierung seiner Drehgeschwindigkeit.
Als nächstes wird der Steuerbetrieb des Motors 50 beschrieben. Die Beschreibung ist auf den Fall gerichtet, bei dem das Schließteil bei dem in Fig. 16 dargestellten Muster vom 0-Grad-Winkel (Kode 1111) zum 120-Grad-Winkel (Kode 1011) gedreht wird. Wenn ein Befehl zum Bewegen des Schließteils vom 0-Grad-Winkel zum 120-Grad-Winkel ausgegeben wird, beinhaltet der Befehl bei einer Betrachtung gemäß Fig. 16 eine Information zur Drehung in Uhrzeigerrichtung und eine maximale Spannungsversorgung wird an die Start/Stopp-Steuereinheit 68 und die Geschwindigkeitssteuereinheit 69 angelegt. Der Motor 50 wird sofort nach der Zeit T = ts mit einer maximalen Leistung versorgt, wie in Fig. 29 dargestellt ist, wodurch eine schnelle Startreaktion ohne Rücksicht auf eine hohe Last beim Starten der Erregung des Motors 50 sichergestellt wird. Eine minimale Antriebszeit, während der der Motor mit der maximalen Leistung betrieben wird, wird vorher durch die Betriebssteuereinheit 71 festgelegt. Der von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 nachgewiesene Kode ändert sich, wenn sich der Motor 50 dreht. Wenn das Schließteil die Zwischenposition (Kode 1100) zwischen dem 60-Grad-Winkel und dem 12 0-Grad- Winkel in Fig. 16 erreicht, wird die Leistungsversorgung an den Motor 50, wie bei der Zeit T = t1s in Fig. 29 dargestellt ist, unter der Steuerung der Geschwindigkeitssteuereinheit 69 vermindert, um dadurch die Drehgeschwindigkeit des Motors 50 zu vermindern. Wenn das Schließteil durch den sich mit dieser verminderten Geschwindigkeit drehenden Motor 50 zum Erreichen des 120-Grad-Winkels (Kode 1011) veranlaßt wird, wird eine Leistungsversorgung an den Motor 50 durch die Start/Stopp- Steuereinheit 68 beendet, und gleichzeitig damit werden die Anschlüsse über den Motor zur Bewirkung eines Dämpfbetriebs und des augenblicklichen Anhaltens des Motors 50 zur Zeit T = t2s, wie in Fig. 29 dargestellt, kurzgeschlossen. Weil der Motor einer Geschwindigkeitsverminderung unterzogen wurde, kann er augenblicklich mit einer geringen Winkelüberschreitung angehalten werden. Daher ist die Bestimmung der Anhaltposition innerhalb des durch den Kode 1011 bestimmten Winkelbereichs möglich, wodurch ein stabiler und genauer Gasfluß sichergestellt wird.
Die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel bislang beschriebene Gasflußsteuervorrichtung weist eine Wirkungsweise auf, mit der der Erhalt eines hohen Reduzierungsverhältnisses unter Beibehaltung einer Genauigkeit des Gasflusses und einer Leistungsverbrauchsverminderung möglich ist, und auch die folgenden Wirkungen.
(1) Die Motorgeschwindigkeit wird nach Empfang eines Signalkodes unmittelbar vor der Zielposition vermindert, um den Motor augenblicklich bei der Zielposition anzuhalten. Daher kann eine hohe Positionsbestimmungsgenauigkeit des Schließteils des Hahns erhalten werden, wodurch eine im hohen Maße genaue Steuerung des Gasflusses sichergestellt wird.
(2) Weil an den Motor für eine festgelegte Dauer beim Starten der Erregung des Motors eine maximale Leistung angelegt wird, kann selbst bei einer hohen Last beim Starten der Erregung des Motors ein genügendes Drehmoment und eine genügende Drehgeschwindigkeit sichergestellt werden.
(3) Die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung ist so aufgebaut, daß die Hahnanhaltpositionen und Zwischenpositionen nachgewiesen werden können. Daher wird selbst wenn das Schließteil aufgrund der Trägheit der Motorantriebseinheit über die Anhaltposition hinweggelaufen ist, dieses sofort nachgewiesen, und der Motor kann in die entgegengesetzte Richtung gedreht werden. Als Ergebnis kann eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erhalten werden, wenn der Gasfluß geändert wird.
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 30 dargestellt. Die Gasflußsteuervorrichtung umfaßt eine Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 zum Ausgeben eines zu einer Hahnposition entsprechenden Signals; eine auf das Signal von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung ansprechende Positionsbestimmungseinheit 53 zum Bestimmen der Hahnposition; eine die Reihenfolge des Auftretens von Positionssignalen speichernde Betriebssteuereinheit 71 zum Beurteilen, ob ein Positionssignal korrekt ist oder nicht, auf der Grundlage eines Zielpositionssignals T1 und eines Signals T2 von der Positionsbestimmungseinheit 53; und eine auf das Signal von der Betriebssteuereinheit 71 ansprechende Antriebssteuereinheit 54 zum Steuern der Motorantriebseinheit 49.
Bezugnehmend auf Fig. 30, überwacht die Positionsbestimmungseinheit 53 immer eine vorliegende Position unter Benutzung der auf dem Hahnschaft angebrachten Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46, wobei die vorliegende Position Positionen einschließt, an denen der Hahn anzuhalten ist, und andere Zwischenpositionen, an denen der Hahn nicht anzuhalten ist. Wenn eine Zielposition aufgrund einer Notwendigkeit einer Brennmengenänderung zu ändern ist, sendet die Betriebssteuereinheit 71 nach Bestimmung, ob der Hahn in Uhrzeigerrichtung oder gegen die Uhrzeigerrichtung zu drehen ist durch Vergleichen einer vorliegenden Position mit der Zielposition, über die Antriebssteuereinheit 54 ein Treibersignal an die Motorantriebseinheit 49. Die Hahnposition wird immer von der Positionsbestimmungseinheit 53 überwacht, die ein Signal von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 empfängt. Wenn der Hahn eine Zielposition erreicht, wird die Motorantriebseinheit 49 abgeschaltet. Daher wird der Gasfluß schrittweise geändert. Die Betriebssteuereinheit 71 speichert die Reihenfolge des Auftretens von Positionssignalen. Daher kann die Betriebssteuereinheit 71 auf der Grundlage eines vorliegenden Positionssignals, des Zielpositionssignals und der Drehrichtung ein nächstes Signal schätzen, um dadurch zu bestimmen, ob das fortlaufend von der Positionsbestimmungseinheit 53 abgetastete Signal korrekt ist oder nicht. Wenn das Signal nicht korrekt ist, wird die Motorantriebseinheit 49 zur Verminderung der Geschwindigkeit des Motors oder zum Anhalten des Motors betätigt. Dann wird zum Nachweis eines regelwidrigen Zustandes wieder geprüft, ob das Signal korrekt ist.
Der Betrieb des Nachweises eines regelwidrigen Zustandes unter Benutzung der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung wird genauer beschrieben. Die Beschreibung ist auf den Fall gerichtet, bei dem das Schließteil in dem in Fig. 16 dargestellten Muster vom 0-Grad-Winkel (Kode 1111) zum 120-Grad-Winkel (Kode 1011) gedreht wird. Wenn ein Befehl zum Bewegen des Schließteils vom 0-Grad-Winkel zum 120-Grad-Winkel ausgegeben wird, beinhaltet der Befehl bei einer Betrachtung gemäß Fig. 16 eine Information zur Drehung in Uhrzeigerrichtung und eine maximale Versorgungsspannung wird an die Start/Stopp-Steuereinheit 68 und die Geschwindigkeitssteuereinheit 69 abgegeben. Die Reihenfolge des Auftretens von Positionssignalen, wie in dem Muster nach Fig. 16 dargestellt, ist in der Betriebssteuereinheit 71 gespeichert, so daß auf der Grundlage der Zielposition, der vorliegenden Position und der Drehrichtung ein als nächstes nachzuweisender Kode geschätzt werden kann. Beim Starten des Erregens des Motors lautet ein vorliegender Kode 1111, und ein geschätzter nächster Kode lautet 1110. Daher kann angenommen werden, daß ein regelwidriger Zustand vorliegt, wenn von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 bei dem Start des Erregens des Motors ein anderer Kode als 1111 oder 1110 erzeugt wird. Wenn ein regelwidriges Signal nachgewiesen wird, sendet die Betriebssteuereinheit 71 ein Geschwindigkeitsverminderungssignal an die Geschwindigkeitssteuereinheit 69 zur Verminderung der Geschwindigkeit des Motors 50, um den Signalkode wieder zu prüfen. Wenn das regelwidrige Signal durch zeitweiliges Rauschen verursacht wurde, dann wird das regelwidrige Signal während der vorstehenden Prüfprozedur in den meisten Fällen zu einem normalen Signal. Wenn es als normales Signal bestimmt wurde, nimmt der Motor 50 wieder eine normale Geschwindigkeit auf. Wenn es während der Prüfprozedur als regelwidriges Signal bestimmt wurde, sendet die Betriebssteuereinheit 71 zum Anhalten des Motors 50 ein Anhaltsignal zu der Start/Stopp-Steuereinheit 68. Danach wird der Signalkode wieder geprüft, und wenn er ein regelwidriges Signal darstellt, wird ein Auf/Zu-Gasventil 34 zur Unterbrechung der Gasversorgung geschlossen, und ein regelwidriger Zustand wird beispielsweise unter Benutzung eines Summers (nicht dargestellt) gemeldet. Das Signal von der Positionssignal- Erzeugungseinrichtung 46 wird geprüft, während die Geschwindigkeit des Motors vermindert ist. Der Grund dafür besteht darin, daß, weil die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46, wie etwa ein Kodierer oder ein Potentiometer, dazu neigt, Rauschen zu erzeugen, während sie sich mit einer hohen Geschwindigkeit dreht, eine derartige Prüfung durchgeführt wird, während sie sich mit einer geringen Geschwindigkeit dreht oder nachdem sie angehalten wurde, um dadurch eine durch zeitweiliges Rauschen verursachte irrtümliche Prüfung zu beseitigen.
Wenn ein normaler Betrieb ohne Nachweis eines regelwidrigen Signals fortläuft, ändert sich der von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 nachgewiesene Kode, während sich der Motor 50 dreht. Wenn das Schließteil die Zwischenposition (Kode 1100) zwischen dem 60-Grad-Winkel und dem 120-Grad-Winkel in Fig. 16 erreicht, wird die Leistungslieferung an den Motor 50 unter Steuerung der Geschwindigkeitssteuereinheit 69 vermindert, um dadurch die Drehgeschwindigkeit des Motors 50 zu vermindern. Wenn das Schließteil durch den sich bei dieser verminderten Geschwindigkeit drehenden Motor 50 veranlaßt wird, den 120-Grad-Winkel (Kode 1011) zu erreichen, wird eine Leistungslieferung an den Motor 50 mit Hilfe der Start/Stopp- Steuereinheit 68 beendet, und gleichzeitig damit werden die Anschlüsse über dem Motor zur Bewirkung eines Dämpfbetriebs und eines augenblicklichen Anhaltens des Motors 50 kurzgeschlossen. Weil der Motor einer Geschwindigkeitsverminderung unterzogen wurde, kann er augenblicklich mit einer leichten Winkelüberschreitung angehalten werden. Daher ist die Bestimmung der Anhaltposition innerhalb des durch den Kode 1011 festgelegten Winkelbereichs möglich, wodurch ein stabiler und genauer Gasfluß sichergestellt wird.
Die bislang in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebene Gasflußsteuervorrichtung weist eine Wirkungsweise auf, der der Erhalt eines hohen Reduzierungsverhältnisses unter Beibehaltung einer Genauigkeit des Gasflusses und einer Leistungsverbrauchsverminderung möglich ist, und auch die folgenden Wirkungen.
(1) Die Signalreihenfolge von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung ist zum Schätzen eines nächsten Signals auf der Grundlage einer Zielposition, einer vorliegenden Position und einer Drehrichtung gespeichert. Das geschätzte Signal wird benutzt zum Prüfen, ob das Signal von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung korrekt ist. Daher kann ein regelwidriges Signal zum Vermeiden eines fehlerhaften Betriebs und zum Sichern einer hohen Zuverlässigkeit nachgewiesen werden.
(2) Die Geschwindigkeit des Motors wird vermindert, oder der Motor wird angehalten, um das nachgewiesene regelwidrige Signal von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung wieder zu prüfen. Daher kann ein durch zeitweiliges Rauschen verursachter fehlerhafter Betrieb vermieden werden.
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 31 dargestellt. Die Gasflußsteuervorrichtung umfaßt eine auf ein vorliegendes Positionssignal T2 des Hahns von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 und ein Zielpositionssignal T1 ansprechende Richtungsauswahleinheit 72 zum Auswählen der Drehrichtung des Schließteils; und eine Antriebssteuereinheit 54 zum Senden eines die von der Richtungsauswahleinheit 72 ausgewählte Richtung repräsentierenden Treibersignals an die Motorantriebseinheit 49. Die Richtungsauswahleinheit 72 weist eine Beurteilungseinheit 73 auf. Wenn das Zielpositionssignal eine vollständig geschlossene Position des Hahns anzeigt, wählt die Beurteilungseinheit 73 die Richtung, in der der Hahn die kürzeste Entfernung nehmend in die vollständig geschlossene Position zurückkehren kann. Wenn das Zielpositionssignal etwas anderes anzeigt als die vollständig geschlossene Position, wählt die Beurteilungseinheit 73 die Richtung so, daß der Hahn nicht die vollständig geschlossene Position einnimmt.
Bezugnehmend auf Fig. 31 überwacht die Positionssignal- Erzeugungseinrichtung 46 immer eine vorliegende Position einschließlich Positionen, bei denen der Hahn anzuhalten ist, und anderen Zwischenpositionen, bei denen der Hahn nicht anzuhalten ist. Wenn eine Zielposition aufgrund einer Notwendigkeit einer Brennmengenänderung zu ändern ist, bestimmt die Richtungsauswahleinheit 37 unter Bezugnahme auf die vorliegende Position, ob der Hahn in Uhrzeigerrichtung oder gegen die Uhrzeigerrichtung gedreht wird. Dann betätigt die Antriebssteuereinheit 54 die Motorantriebseinheit 49 zum Drehen des Motors. Wenn der Hahn die Zielposition erreicht, wird die Motorantriebseinheit 49 abgeschaltet. In diesem Fall, wenn die Zielposition die vollständig geschlossene Position ist, wird die Richtung der kürzesten Entfernung ausgewählt, und wenn nicht, wird von der Richtungsauswahleinheit 37 die Richtung ausgewählt, in der der Hahn nicht die vollständig geschlossene Position einnimmt. Wie zuvor beschrieben, ist nur eine kurze Zeit zum Betreiben der Motorantriebseinheit 49 erforderlich, während der die Gasbrennmenge zu ändern ist. Als Ergebnis kann die Wärmeerzeugung vernachlässigt werden, und eine Leistungsquelle wird für eine kurze Zeit innerhalb ihrer Nennleistung betrieben. Daher ist es möglich, eine Leistungsquelle mit einer geringen Größe und einem leichten Gewicht auf einfache Weise zu verwirklichen. Offensichtlich ist die Betriebszeit der Motorantriebseinheit beträchtlich kürzer als die Brennzeit.
Die Beziehung zwischen dem Ausgabesignalmuster der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung 46 und der Brennmenge an jeder Position des Schließteils wird vorab in der Richtungsauswahleinheit 72 gespeichert. Ein auf der Grundlage der Bedingungen eines brennenden Gegenstands oder auf der Grundlage eines Start- oder Stoppbefehls zu bestimmendes Zielpositionssignal und ein vorliegendes Positionssignal werden zur Auswahl der Drehrichtung für die Motorantriebseinheit 49 miteinander verglichen. In diesem Fall arbeitet die Beurteilungseinheit 73 der Richtungsauswahleinheit 72 auf die folgende Weise. Wenn der Hahn die Bewegung von der vollständig geschlossenen Position beginnt, wird der Motor in Gegenuhrzeigerrichtung, wenn in Fig. 24 betrachtet, gedreht, um zunächst den Zündbrenner zu zünden. Wenn der Hahn in einen geschlossenen Zustand zu drehen ist, dann wird der Motor in der Richtung gedreht, in der der Hahn die kürzeste Entfernung nehmend den Winkel (a) erreichen kann. Auf der Grundlage der Beurteilungsergebnisse veranlaßt eine Polaritätsänderungseinheit 74 der Richtungsauswahleinheit 72 eine Änderung der Polarität der an den Motor angelegten elektrischen Leistung. Die Treibersteuereinheit 54 arbeitet, um den Motor an- und auszuschalten oder die Motordrehung zu bremsen.
Zur Vermeidung einer explosiven Entzündung der Gasverbrennungsvorrichtung wird eine Zündfolge benutzt, bei der zunächst der Zündbrenner entzündet wird und danach der Hauptbrenner entzündet wird. Diese Reihenfolge kann durch Drehen des erfindungsgemäßen Schließteils 37 auf einfache Weise verwirklicht werden. Wenn das Schließteil irrtümlich zum Zünden des Brenners von dem Winkel (a) (Fig. 24) in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, können die Positionssignale in Gebieten P und O sofort nachgewiesen werden, so daß ein Fehler durch sich selbst nachgewiesen werden kann.
Weil der Hahn nach Empfang eines Stoppbefehls in der eine kürzeste Entfernung von der vorliegenden Position zu der geschlossenen Position nehmenden Richtung gedreht wird, kann die Gleitentfernung des Hahns vorteilhafterweise verkürzt werden, wodurch zur Verbesserung der Haltbarkeit des eine begrenzte Lebensdauer aufweisenden Hahns beigetragen wird.
Wie bislang beschrieben, können mit der erfindungsgemäßen Gasflußsteuervorrichtung dieselben Wirkungen wie vorstehend beschrieben erzielt werden, und auch die folgenden Wirkungen.
(1) Weil das Schließteil zum vollständigen Unterbrechen der Gasversorgung in der eine kürzeste Entfernung zu der geschlossenen Position nehmenden Richtung gedreht wird, kann die Zeit vom Auftreten einer Notwendigkeit zum Unterbrechen der Gasversorgung bis zum Löschen des Brenners kurz gemacht werden. Das vermeidet ein Überheizen eines Gegenstandes mit einer geringen Wärmekapazität. Insbesondere kann das Überlaufen von Nahrung in einem Kochgerät vermieden werden, das durch Überheizen verursacht werden könnte.
(2) Bei der Anordnung der Gasflußsteuervorrichtung wird das Schließteil des Hahns gedreht. Daher ist eine Zuverlässigkeit beim Unterbrechen des Gasflusses verglichen mit elektromagnetischen Ventilen äußerst hoch.
(3) Die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung kann selbst diejenigen Zwischenpositionssignale darstellen, die Positionen repräsentieren, an denen das Schließteil nicht anzuhalten ist. Daher kann schnell überprüft werden, ob das Schließteil in der von der Richtungsauswahleinheit angezeigten Richtung gedreht wird, was eine Verbesserung der Betriebszuverlässigkeit zum Ergebnis hat.
Ein weiterer Kernpunkt der ersten, in den Fig. 11 bis 16 dargestellten Ausführungsform der Erfindung, insbesondere des Hahns 35, wird nachstehend beschrieben.
Der Hahn 35 umfaßt das Schließteil 36 mit einer Mehrzahl von Löchern 38 und Kanälen 39 an dem Umfang davon zum Ändern, öffnen und Schließen einer Mehrzahl von Durchgängen 40 durch eine Drehung davon und eine Mehrzahl von in Entsprechung mit der Mehrzahl von zu den Löchern 38 und den Kanälen 39 des Schließteils 36 entsprechenden Durchgängen 40 gebildeten Mündungen 41, wobei die Umfangslänge von jedem Kanal 39 so angeordnet ist, daß sie länger ist als diejenige eines bezüglich des zuerst genannten Kanals von dem Schaft 44 des Schließteils 36 entfernter angeordneten Kanals 39.
Mit dem vorstehenden Aufbau dieser Ausführungsform wird eine Mehrzahl von Durchgängen 40 durch eine Drehung des Schließteils 36 geändert, geöffnet und geschlossen. Eine Kombination von Durchgängen 40, durch die Gas fließt, kann in Übereinstimmung mit der Anhaltposition des Schließteils 36 bei einer vorherbestimmten Bedingung festgelegt werden. An jedem Durchgang 40 ist eine Mündung mit unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen. Durch Auswahl einer gewünschten Kombination von Mündungen 41, durch die Gas fließt, in Übereinstimmung mit der Schließteil-Anhaltposition ist daher eine schrittweise Änderung des Gasflusses von einer maximalen Brennmenge zu einer minimalen Brennmenge möglich. Weil das Reduzierungsverhältnis auf der Grundlage der Mündungsdurchmesser festgelegt ist, kann ein gewünschtes hohes Reduzierungsverhältnis konstruiert werden. Es kann ebenfalls eine hohe Gasflußgenauigkeit sichergestellt werden, weil diese nur von den Mündungsdurchmessern abhängt. Weil Gas durch die an dem Umfang des Schließteils gebildeten Löcher 38 und Kanäle 39 zu den Mündungen fließt, wird der Aufbau, bei dem der Gasfluß schrittweise geändert wird, beispielsweise in fünf Schritten oder sechs Schritten, ohne Schwierigkeiten verwirklicht. Weil der einfach aufgebaute Durchgang benutzt wird, kann eine Gasflußsteuervorrichtung ohne Schwierigkeiten und in einer kompakten Größe in einer Massenproduktion hergestellt werden. Die Umfangslänge von jedem Kanal 39 des Schließteils 36 ist ferner so angeordnet, daß sie länger ist als diejenige eines bezüglich des zuerst genannten Kanals von dem Schaft 44 des Schließteils 36 entfernter angeordneten Kanals 39. Daher tritt während eines Schneidearbeitsvorgangs des Umfangs des Schließteils 36, bei dem der Schaft 44 des Schließteils eingespannt und zum Schneiden des Umfangs mit einem Schneidewerkzeug gedreht wird, ein sog. "Zittern", das eine unregelmäßig gewellte Schneideoberfläche verursacht, nicht so einfach auf, weil die Biegefestigkeit des Schließteils in der Umgebung des Schafts 44 des Schließteils 36, wo nur diejenigen Kanäle mit einer kürzeren Umfangslänge gebildet sind, hoch ist. Daher kann eine stabile Arbeitsgenauigkeit, beispielsweise der Kreisförmigkeit, der Geradlinigkeit und der Oberflächenrauhigkeit des Schließteils, sichergestellt werden. In Übereinstimmung mit dem ein Schließteil, das mit Kanälen mit einer längeren Umfangslänge in der Nähe des Schafts 44 geschnitten ist, benutzenden Experiment trat ein Zittern während eines Schneidearbeitsvorgangs auf, eine stabile Arbeitsgenauigkeit der Kreisförmigkeit, Geradlinigkeit und Oberflächenrauhigkeit des Schließteils konnte nicht sichergestellt werden. Nach Zusammenbau des Hahns unter Benutzung eines derartigen Schließteils wurde es zur Durchführung eines Haltbarkeitstests hin- und hergedreht. Gemäß den Testergebnissen wurden die folgenden Probleme bei einer geringen Anzahl von Drehungen, ohne Erreichen einer Zielanzahl von Drehungen, gefunden. So trat eine teilweise Berührung zwischen dem Hahngehäuse und dem Schließteil aufgrund des Fehlens von Schmiermittel auf, teilweise Abriebsundichtigkeiten wurden an den Gleitoberflächen zwischen dem Hahngehäuse und dem Schließteil gefunden, und ein Auslauffehler wurde festgestellt. Diesbezüglich konnte das Schließteil mit dem Aufbau dieser Ausführungsform die Zielanzahl von Drehungen stabil erreichen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, kann die Gasflußsteuervorrichtung dieser Ausführungsform die folgenden Wirkungen erreichen.
(1) Alle Löcher und Kanäle zum Ändern, Öffnen und Schließen einer Mehrzahl von Durchgängen durch Drehen des Schließteils sind an dem Umfang des Schließteils gebildet. Die Löcher und Kanäle sind zum gemeinsamen oder unabhängigen Verbinden mit den Mündungen angepaßt. Daher kann vorteilhafterweise eine Gasflußsteuervorrichtung verwirklicht werden, die eine hohe Gasflußgenauigkeit aufweist und leicht und mit einer geringen Größe in einer Massenproduktion hergestellt werden kann.
(2) Weil die Umfangslänge von jedem Kanal des Schließteils so angeordnet ist, daß sie in der Nähe des Schafts kürzer wird, kann eine stabile Arbeitsgenauigkeit beispielsweise der Kreisförmigkeit, Geradlinigkeit und Oberflächenrauhigkeit des Schließteils und auch eine herausragende Betriebshaltbarkeit sichergestellt werden.
Ein anderer Kernpunkt der zweiten, in den Fig. 19 bis 24 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, insbesondere des Hahns 35, wird nachstehend beschrieben.
Der Hahn 35 umfaßt das Schließteil 36 mit einer Mehrzahl von Löchern 61 und Kanälen 62 an dem Umfang davon zum Ändern, Öffnen und Schließen einer Mehrzahl von Durchgängen 40 durch Drehen davon; ein Hahngehäuse 37 mit der Mehrzahl von Durchgängen 40 in Übereinstimmung mit den Löchern 61 und Kanälen 62 des Schließteils; und eine Mehrzahl von in Übereinstimmung mit der Mehrzahl von Durchgängen 40 gebildeten Mündungen 41; wobei das Führungsloch 36a innerhalb des Schließteils in der axialen Richtung davon gebildet ist, der Boden des Schließteils 36 offen ist und der der Mündung 59a mit einem maximalen Durchmesser unter der Mehrzahl von Mündungen 59 entsprechende Durchgang 61a des Schließteils an der Stelle angeordnet ist, an der das abgeschrägte Schließteil 36 einen größeren Durchmesser aufweist als diejenigen bei den anderen Durchgängen, die den anderen Mündungen entsprechen.
Mit dem obigen Aufbau dieser Ausführungsform werden eine Mehrzahl von Durchgängen 60 durch eine Drehung des Schließteils 36 geändert, geöffnet und geschlossen. Eine Kombination von Durchgängen kann in Übereinstimmung mit der Anhaltposition des Schließteils 36 bei einer vorherbestimmten Bedingung festgelegt werden. An jedem Durchgang 60 ist eine Mündung 59 mit unterschiedlichem Durchmesser vorgesehen. Daher ist durch Auswahl einer gewünschten Kombination von Mündungen 59, durch die Gas fließt, in Übereinstimmung mit der Schließteil-Anhaltposition eine schrittweise Änderung des Gasflusses von einer maximalen Brennmenge zu einer minimalen Brennmenge möglich. Weil das Reduzierungsverhältnis auf der Grundlage der Mündungsdurchmesser festgelegt ist, kann ein hohes Reduzierungsverhältnis, wie gewünscht, konstruiert werden. Es kann auch eine hohe Gasflußgenauigkeit sichergestellt werden, weil diese nur von den Mündungsdurchmessern abhängt. Weil Gas von dem innerhalb des Schließteils 36 mit dem geöffneten Boden gebildeten Führungsloch 36a in dessen axialer Richtung eintritt und durch die Löcher 61 und Kanäle 62 des Schließteils zu den Mündungen 59 fließt, kann der Aufbau, bei dem der Gasfluß schrittweise, beispielsweise in fünf Schritten oder sechs Schritten, geändert wird, ohne Schwierigkeiten verwirklicht werden. Zusätzlich kann eine vergleichsweise große Querschnittsfläche eines Durchgangs in einem Schließteil 36 von geringer Größe erreicht werden, weil der zu der Mündung 59a mit einem maximalen Durchmesser entsprechende Durchgang an der Position angeordnet ist, an der das abgeschrägte Schließteil 36 einen größeren Durchmesser aufweist. Daher kann ein geringer Druckabfall in einem Durchgang sichergestellt werden, selbst wenn ein Schließteil von geringer Größe benutzt wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, können mit der Gasflußsteuervorrichtung dieser Ausführungsform die folgenden Wirkungen erreicht werden.
(1) Der zu der Mündung mit einem maximalen Durchmesser entsprechende Durchgang des Schließteils ist an der Position angeordnet, an der das abgeschrägte Schließteil einen größeren Durchmesser aufweist als an den zu den anderen Mündungen entsprechenden Durchgängen. Daher kann selbst mit dem eine Änderung des Gasflusses in mehreren Schritten ermöglichenden Aufbau eine Gasflußsteuervorrichtung verwirklicht werden, die eine große Durchgangsfläche und einen geringen Druckabfall in dem Durchgang aufweist und kompakt ist.
(2) Weil der zu der Mündung mit einem maximalen Durchmesser entsprechende Durchgang an der Position angeordnet ist, an der das Schließteil einen größeren Durchmesser aufweist, kann eine Konstruktion zum Ändern eines Gasflusses in mehreren Schritten durch Drehen des Schließteils um einen gleichmäßig unterteilten Winkel ohne Schwierigkeiten erreicht werden.
(3) Weil alle Mündungen in einer einzigen Platte gebildet sind, kann eine Massenproduktion und eine Gasmaterialänderung ohne Schwierigkeiten verwirklicht werden.

Claims

1. Gasflußsteuervorrichtung mit: einem Hahn (35) mit einem Gehäuse (37) und einem Schließteil (36)' wobei das Gehäuse einen Innenraum und eine Mehrzahl von eine Seitenwand des Gehäuses durchdringenden Durchgängen (40a-40e) aufweist und das Gehäuse in einem Gasdurchgang (34) zwischen einem Einlaß und einem Auslaß angeordnet ist;

einer das Schließteil drehend antreibenden Motorantriebseinheit (49);

einer Positionsbestimmungseinheit (53) mit einer auf einem Schaft (44) des Schließteils angebrachten Positionssignal- Erzeugungseinrichtung (46) und einer ein Signal von der Positionssignal-Erzeugungseinrichtung empfangenden Positionsbeurteilungsschaltung zur Beurteilung einer Drehposition des Schließteils (36);

einer ein Zielpositionssignal (T1) und ein Drehpositionssignal (T2) von der Positionsbestimmungseinheit empfangenden Antriebssteuereinheit (54) zum Anlegen eines Antriebssignals an die Motorantriebseinheit;

wobei das Schließteil (36) in dem Innenraum des Gehäuses angebracht und um eine zentrale Achse des Schafts (44) drehbar ist, das Schließteil eine Mehrzahl von Durchgängen in einer seiner Seiten hat, die so angeordnet sind, daß sie bei Drehung des Schließteils zum selektiven Öffnen und Schließen von zumindest einem der Gehäusedurchgänge mit den Durchgängen in dem Gehäuse zur Deckung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß angrenzend an die Mehrzahl von Durchgängen eine Mündungsplatte (42) in dem Gehäuse vorgesehen ist, wobei die Mündungsplatte eine Mehrzahl von Mündungen (41a bis 41e) aufweist, die jeweils einer der Mehrzahl von Durchgängen des Gehäuses entsprechen, um die Flußrate zu bestimmen; und

die Durchgänge in der Seite des Schließteils eine Anzahl von parallelen Durchtrittslöchern (38a-38e) in dieser Seite des Schließteils und eine Anzahl von an der äußeren Oberfläche des Schließteils gebildeten außenliegenden Kanäle (39b-39e) aufweisen, wobei jeder Kanal (39b-39e) mit jeweils einem Durchtrittsloch (38b-38e) in Verbindung steht, die außenliegenden Kanäle (39b - 39e) sich umfänglich parallel zueinander ausdehnen und unterschiedliche Kanallängen aufweisen.

2. Gassteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung (46) aus einer Kodiereinrichtung vom Absoluttyp aufgebaut ist, die zur Erzeugung eines Signals für jede aus einer Mehrzahl von Hahnanhaltpositionen und Zwischenpositionen dazwischen in der Form von binär kodierten Signalen oder Gray-kodierten Signalen eingerichtet ist.

3. Gassteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Zwischenpositionen vor und nach der vollständig geschlossenen Position des Hahns Einteilungspunkte bilden, denen verschiedene Ausgangssignale zugeordnet sind.

4. Gassteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einteilungspunkte an Positionen festgelegt sind, gerade bevor ein Gasdurchgang während der Hahn in Richtung auf die vollständig geschlossene Position gedreht wird geschlossen wird.

5. Gassteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine auf das Zielpositionssignal (T1) und das Drehpositionssignal (T2) ansprechende Betriebssteuereinheit (71) aufweist, bei der die ein Signal an die Notorantriebseinheit (49) sendende Antriebssteuereinheit (54) auf ein Signal von der Betriebssteuereinheit (71) anspricht, und mit einer Zeitgebereinheit (70) zur Ausgabe eines Antriebsstoppsignals wenn die Motorantriebseinheit auf umgekehrte Drehung gestellt ist und die nach einer bestimmten Zeitdauer ein Umkehrsignal ausgibt.

6. Gassteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine auf das Zielpositionssignal (T1) und das Positionsdrehsignal (T2) ansprechende Betriebssteuereinheit (71) aufweist, bei der eine Geschwindigkeitssteuereinheit (69) zur Regelung der von der Motorantriebseinheit (49) eingestellten Geschwindigkeit auf ein Signal von der Betriebssteuereinheit (71) anspricht, und mit einer Start/- Stoppsteuereinheit (68) zum Starten und Stoppen des Betriebs der Motorantriebseinheit.

7. Gassteuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionssignal-Erzeugungseinrichtung (46) geschätzte Signale vor und nach einem Zielpositionssignal speichert, wodurch die Motorantriebseinheit (49) von der Geschwindigkeitssteuereinheit (69) auf einen Geschwindigkeitsverminderungsbetrieb gestellt wird wenn das geschätzte Signal nachgewiesen wird und die Motorantriebseinrichtung von der Start/Stoppsteuereinheit (68) auf einen Stoppbetrieb gestellt wird wenn das Zielpositionssignal nachgewiesen wird.

8. Gassteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssteuereinheit (54) auf ein Signal von der Betriebssteuereinheit (71) zum Senden eines Signals an die Motorantriebseinheit (49) anspricht, um den Motor (50) zu betätigen und für eine bestimmte Dauer maximale Leistung an den Motor (50) anzulegen ohne Rücksicht auf ein Positionssignal (T2) zu dieser Zeit.

9. Gassteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Start/Stoppsteuereinheit (68) den Betrieb der Motorantriebseinheit stoppt, wenn ein ungewöhnliches Positionssignal nachgewiesen wird und die Hahnposition prüft.

10. Gassteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine auf ein vorliegendes Positionssignal von der Hahnpositionssignal- Erzeugungseinrichtung (46) und ein Zielpositionssignal ansprechende Richtungsauswahleinheit (72) zur Auswahl der Drehrichtung des Hahns (35) und eine Antriebssteuereinheit (54), die ein für die von der Richtungsauswahleinheit ausgewählte Richtung typisches Antriebssignal an die Motorantriebseinheit (49) sendet, aufweist.

11. Gassteuervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsauswahleinheit (72) eine Beurteilungseinheit (73) umfaßt, wodurch eine eine kürzeste Entfernung von einer vorliegenden Position zu der vollständig geschlossenen Position bildende Richtung von der Beurteilungseinheit gewählt wird wenn das Zielpositionssignal eine vollständig geschlossene Position des Hahns (35) anzeigt und wenn das Zielpositionssignal eine andere als die vollständig: geschlossene Position anzeigt, von der Beurteilungseinheit eine Richtung gewählt wird, so daß der Hahn nicht die vollständig geschlossene Position einnimmt.