DE3850935T2

DE3850935T2 - Gas/luft-verhältnis-kontrollventil für gasbrenner.

Info

Publication number: DE3850935T2
Application number: DE3850935T
Authority: DE
Inventors: Toshio Eiken K.K.K. Nai Ogasa-Gun Shizuoka-Ken 437-16 Furuhashi; Makoto Eiken K.K.K.Nai Ogasa-Gun Shizuoka-Ken 437-16 Hasegawa
Original assignee: EIKEN IND
Current assignee: EIKEN IND
Priority date: 1987-05-28
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2008-05-28
Also published as: DE3850935D1; EP0316454A1; US5088916A; EP0316454A4; WO1988009463A1; EP0316454B1

Description

Allgemeiner technischer Bereich

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventileinrichtung zur Steuerung des Gas/Luftverhältnisses, die bei Gasbrennern verwendet wird und dabei dazu bestimmt ist, das Zuführungsverhältnis zwischen einer Primärluft, einer Sekundärluft und einem Rohgas zu einem Gasbrenner zu bestimmen, der hauptsächlich zum Einsatz in einem System bestimmt ist, das der Warmwasserbereitung mittels eines Gasbrenners dient.

Technischer Hintergrund

Bei einem Gasbrenner muß sichergestellt werden, daß ein optimales Verhältnis zwischen der in der Zeiteinheit zugeführten Rohgasmenge und der zugeführten Luftmenge sichergestellt ist, um eine möglichst vollständige Verbrennung zu erhalten.
Hierzu werden Primärluft und Sekundärluft, die dem Brenner zugeführt werden, dadurch gesteuert, daß entweder die Drehzahl eines Zentrifugalgebläses verändert wird oder daß der Querschnitt einer Lufteinlaßöffnung eines Luftgebläses mittels eines elektronischen Steuerkreises verändert wird oder daß vergleichbare Mittel eingesetzt werden und daß das Rohgas, das dem Gasbrenner zugeführt wird, mittels der Veränderung (Vergrößern oder Verkleinern) des Öffnungsgrades eines Gaseinlaßventils gesteuert wird.
Bei einem Steuermittel der erwähnten Art ergaben sich zwar keine Probleme, solange der Brenner im oberen Betriebsbereich arbeitete. Probleme ergeben sich jedoch, wenn der Gasbrenner in einen unteren Betriebsbereich arbeitete und ein Druckwechsel sich ergab und dieser sich (ausgelöst beispielsweise durch äußere Einflüsse, einen Windstoß usw.) im Bereich der Abgasauslaßöffnung des Gasbrenners auswirkte. Es konnte vorkommen, daß die Brennerflamme zum Erlöschen kam und Kohlenmonoxid erzeugt wurde oder daß sich an der Flamme ein Rückschlagphänomen einstellte und dann eine ordnungsgemäße Verbrennung nur schwer zu erreichen war.
Darüberhinaus hatte die konventionelle Art der Steuerung den Nachteil, daß das Verhältnis zwischen Primär- und Sekundärluft nicht gesteuert werden konnte und Verbrennungsgeräusche nicht bzw. nur schwer zu verhindern waren.
Insbesondere ist es durch die DE-A-17 51 255, auf der der Gattungsteil des Anspruchs 1 beruht, bekannt, daß ein Ventil für die Steuerung der Gasströmungsrate und ein Ventil für die Steuerung der Luftströmungsrate achsgleich angeordnet sind, wobei diese demzufolge gemeinsame Achse die Symmetrieachse für die Einbringung sowohl der Luft als auch des Verbrennungsgases in die Brennkammer eines Ofens ist. Ventilglied des Steuerventils für die Zuführung der Verbrennungsluft und Ventilglied des Steuerventils für die Zuführung des Verbrennungsgases sind mit einer einzigen Stellstange verbunden, was zur Folge hat, daß beide Ventilglieder durch die Stellstange gleichzeitig und in gleicher Weise betätigt werden, wenn die Stellstange vorwärts- bzw. rückwärts verstellt wird. Teile der Vorrichtung sind nur ein Gaseinlaß und ein Lufteinlaß und die Mischung von Verbrennungsluft und Verbrennungsgas erfolgt, während sie in den Ofen eintreten, in dem die Verbrennung erfolgen soll. Aus FR-A-654 600 ist es bekannt, daß eine Stange an ihren beiden einander abgekehrten Enden mit einem Steuerventil für die Bestimmung der Strömungsrate der Luft bzw. einem Steuerventil für die Bestimmung der Strömungsrate des Verbrennungsgases versehen ist, wobei beide Steuerventile von der Stange gleichzeitig betätigt werden.
Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerventil für die Bestimmung des Gas-Luft-Verhältnisses aufzuzeigen, das die Nachteile der vorgenannten bekannten Lösungen nicht aufweist, bei dem also insbesondere die Flamme eines Gasbrenners selbst dann nicht erlischt, wenn sich ein Druckwechsel (veranlaßt durch äußere Umstände, z. B. ein Windstoß usw.) an der Abgasseite des Gasbrenners auswirkt, bei dem also auch kein Kohlenmonoxid erzeugt wird, das Phänomen des Flammenrückschlages nicht auftritt und bei dem schließlich als Folge hiervon eine einwandfreie Verbrennung gewährleistet ist.

Erläuterung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schließt einen Brennerteil und einen Steuerteil ein, wobei der Steuerteil der Steuerung der Strömungsrate des Rohgases, der Strömungsrate eines Primärluftanteiles und der Strömungsrate eines Sekundärluftanteiles dient; dabei ist der Steuerteil mit einer Primärluftkammer, einer Sekundärluftkammer und einer Rohgaskammer versehen, wobei alle drei Kammern mit dem Brennerteil verbunden sind der Steuerteil ist mit einer Betätigungsstange versehen, die in ihren beiden Längsrichtungen translatorisch vorwärts und rückwärts zu bewegen bzw. zu verstellen ist, um ein ebenfalls zum Steuerteil gehörendes Steuerventilmittel für die Rohgasströmungsrate, ein ebenfalls zum Steuerteil gehörendes Steuerventilmittel für die Primärluftströmungsrate und ein ebenfalls zum Steuerteil gehörendes Strömungsventilmittel für die Sekundärluftströmungsrate entsprechend der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Betätigungsstange zu öffnen und zu schließen; die verschiedenen Ventile sind entsprechend der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Steuerstange mittels einer zweckentsprechenden Stelleinrichtung zu betätigen derart, daß die Primärluft mit einer angemessenen Strömungsrate gesteuert in die Primärluftkammer, die Sekundärluft mit einer angemessenen Strömungsrate gesteuert in die Sekundärluftkammer und das Rohgas mit einer angemessenen Strömungsrate gesteuert in die Rohgaskammer gelangen. Die vorbeschriebene Anordnung macht es möglich, daß durch die Verstellbewegung der Steuer- bzw. Reglerstange entweder vorwärts oder rückwärts mittels der Stelleinrichtung das Ventilmittel zur Bestimmung der Strömungsrate des Rohgases bzw. Verbrennungsgases das Ventilmittel zur Bestimmung der Strömungsrate der Primärluft und das Ventilmittel zur Bestimmung der Strömungsrate der Sekundärluft ohne Veränderung des Druckes des Luft-Brennstoff-Gemisches (einem Gemisch aus Roh- bzw. Verbrennungsgas und Primärluft), das dem Gasbrenner zugeführt werden soll, freigegeben werden können.
Bei der Erfindung müssen die Steuerventilmittel für die Bestimmung der Strömungsraten von Rohgas und Luft so ausgebildet sein, daß ein dem Ventilgehäuse zugeordneter ringförmiger Ventilsitz und ein der Steuerstange zugeordnetes Ventilglied achsgleich einander zugeordnet sind, wobei entweder die Innenfläche des Ventilsitzes oder die Außenfläche des Ventilgliedes kegelförmig ausgebildet sein soll. In diesem Fall kann das Luftverhältnis dadurch einfach gesteuert werden, daß der von der Außenfläche des Ventilgliedes gebildete Kegel einen veränderten Kegelneigungswinkel aufweist.
Bei der vorliegenden Erfindung ist nur ein Ventilmittel zur Steuerung des Rohgases und ein Ventilmittel zur Steuerung der Primärluft vorgesehen, während die Zuführung von Sekundärluft zum Gasbrennerteil ungesteuert erfolgt. Dadurch wird die Ausgestaltung des Steuerungsteils einfach.
Darüberhinaus kann bei Umsetzung der Erfindung in die Praxis,
wenn ein Zylinder als Grundbauteil der Vorrichtung mit einer Luftkammer und einer Rohgaskammer versehen und mit vertikaler Längsachse angeordnet ist,
wenn dieser Zylinder derart ausgebildet ist, daß er mit dem Gasbrenner durch eine Öffnung an seinem oberen Ende mit einem Gasbrenner verbunden ist, wenn dieser Zylinder im Bereich seiner Seitenwand mit einem Luftfenster versehen ist, so daß die Luftkammer mit der Umgebung des Zylinders durch dieses Fenster in Verbindung steht,
wenn dieser Zylinder mit einer Rohgaseinlaßöffnung versehen ist, so daß ein in der Rohgaskammer erzeugtes Rohgas in dem Zylinder eingebracht werden kann,
wenn dieser Zylinder konzentrisch zu seiner Längsachse eine Steuerstange umschließt, die vorwärts und rückwärts verstellt werden kann und dabei ein Steuerventil zur Steuerung der Strömungsrate des Rohgases und ein Steuerventil zur Steuerung der Strömungsrate von Luft entsprechend der Verstellbewegung der Steuerstange vorwärts und rückwärts geöffnet und geschlossen werden, wobei diese beiden Steuerventile symmetrisch zu einem Punkt angeordnet sind, der das Axialzentrum des als Grundbauteil der Einrichtung dienenden Zylinders definiert und
wenn schließlich das Steuerventil entsprechend der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung der Steuerstange in vertikaler Richtung durch eine entsprechende Betätigungseinrichtung aktiviert wird, um einer Primärluftströmungsrate aus der Luftkammer zum Gasbrennerteil und einer Rohgasströmungsrate aus der Rohgaskammer zum Gasbrennerteil zu steuern,
das Luft-Brennstoff-Gemisch, das aus der Luftauslaßöffnung des Steuerteils austritt, einfach vergleichmäßigt werden, weil die Strömungsrate des Luft-Brennstoff-Gemisches, das dem Steuerungsteil zuzuführen ist, gesteuert wird.
Darüberhinaus wird beim Einsatz der vorliegenden Erfindung in einem Ventil zur Steuerung des Gas-Luft-Verhältnisses für Gasbrenner, bei der ein feststehender Zylinder in der Mitte und in vertikaler Richtung innerhalb des als Grundbauteil dienenden Zylinders angeordnet ist, eine Primärluftkammer zwischen dem feststehenden Zylinder und dem als Grundbauteil dienenden Zylinder angeordnet, wobei der feststehende Zylinder die Rohgaskammer umschließt; dabei ist
der als Grundbauteil dienende Zylinder (Basiszylinder) an seinem oberen Ende, mit einer Öffnung versehen und durch diese Öffnung mit einem Gasbrennerteil verbunden, der Basiszylinder an seiner Seitenwand mit einem Luftfenster versehen, so daß die Primärluftkammer mit dem Außenbereich des Basiszylinders verbunden ist,
der Basiszylinder mit einem Rohgaszuführungskanal versehen, so
daß Rohgas in die Rohgaskammer eingeführt werden kann,
der feste Zylinder in zwei einander entgegengesetzten Richtungen vorwärts und rückwärts verstellbar, wobei er mit einem Rohgasströmungskanal versehen ist,
dieser verstellbare Zylinder in vertikaler Richtung vorwärts und rückwärts verstellbar, was mit geeigneten Mitteln zu bewirken ist, um das Steuerventilmittel zur Steuerung der Strömungsrate der Primärluft und das Steuerventilmittel zur Steuerung der Strömungsrate der Primärluft und das Steuerventilmittel zur Steuerung der Strömungsrate des Rohgases zu betätigen, so daß die Strömungsrate die Primärluft aus der Primärluftkammer zum Gasbrennerteil gesteuert wird und so daß die Stromungsrate des Rohgases aus der Rohgaskammer und zum Vermischen mit der Primärluft durch den Rohgasströmungskanal gesteuert wird;
wenn der Rohgaskanal des festen Zylinders zur Primärluftkammer geöffnet ist und diese Öffnung vom Rohgas entgegen der Zuströmung von Primärluft in die Primärluftkammer angeströmt wird, finden Turbulenzen von Primärluft und Rohgas statt, so daß Primärluft und Rohgas auf einer kurzen Wegstrecke gut miteinander vermischt werden.
Desweiteren wird beim Einsatz der vorliegenden Erfindung in einem Steuerventil zur Steuerung des Gas-Luft-Verhältnisses für Gasbrenner, das einen Gasbrenner und ein Steuerventil zur Steuerung der Strömungsrate eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Gasbrenner einschließt,
das Verhältnissteuerventil mit einer Lufteinlaßöffnung und einer Rohgaseinlaßöffnung versehen, wobei die Lufteinlaßöffnung mit einem Luftgebläse versehen ist und die Rohgaseinlaßöffnung mit einer Rohgasleitung durch ein elektromagnetisches Ventil verbunden ist, so daß Druckluft dem Verhältnissteuerventil durch Aktivierung des Luftgebläses zugeführt wird und Rohgas dem Verhältnissteuerventil durch die Rohgasleitung zugeführt wird,
das Luftgebläse mit einem Luftdrucksensormittel versehen und die Rohgasleitung mit einem Gasdrucksensormittel versehen, wobei diese Sensormittel auf einen solchen Wert eingestellt werden, daß das elektromagnetische Ventil geschlossen ist, wenn der Luftdruck im Luftgebläse oder der Gasdruck in der Rohgasleitung einen vom Einstellwert abweichenden Wert erreicht, d. h. das Luftdruckgebläse mit einem Luftdrucksensormittel versehen und die Rohgasleitung mit einem Gasdrucksensormittel versehen, wobei diese Steuermittel auf einen solchen Wert eingestellt werden, daß das elektromagnetische Ventil geschlossen ist, wenn der Luftdruck im Luftgebläse oder der Gasdruck in der Rohgasleitung einen vom Einstellwert abweichenden Wert erreicht. Entsprechend werden Rohgas und Verbrennungsluft dem Steuerventil für die Bestimmung der Strömungsrate stets unter einem vorbestimmten Wert zugeführt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung einer dritten Ausführungsform,
Fig. 4 ist eine Schnittdarstellung einer vierten Ausführungsform,
Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung einer fünften Ausführungsform,
Fig. 6 bis 8 zeigen eine sechste Ausführungsform, wobei Fig. 6 eine Gesamtanordnung teilweise als Mittellängsschnitt,
Fig. 7 eine Teilstirnansicht und Fig. 8 eine Draufsicht ist,
Fig. 9 ist in einer Fig. 6 entsprechenden Darstellung eine siebte Ausführungsform,
Fig. 10 bis 12 zeigen eine achte Ausführungsform, wobei Fig. 10 eine Gesamtanordnung in der Art der Darstellung in
Fig. 6, Fig. 11 eine Teilansicht und Fig. 12 eine Draufsicht ist,
Fig. 13 und 14 zeigen eine neunte Ausführungsform, wobei Fig. 13 diese Ausführungsform in einer Fig. 6 entsprechenden Darstellung und Fig. 14 eine Draufsicht ist,
Fig. 15 ist eine Schnittdarstellung einer zehnten Ausführungsform,
Fig. 16 ist ein Schnitt in einer um 900 gedrehten Ansicht,
Fig. 17 bis 20 ist eine zwölfte Ausführungsform, wobei Fig. 17 ein Mittellängsschnitt, Fig. 18 ein Schnitt nach Linie XVIII-XVIII in Fig. 17, Fig. 19 eine Stirnansicht als Schnitt und Fig. 20 in perspektivischer Darstellung, bei einer weggebrochenen Teildarstellung ein wichtiger Teil der Ausführungsform, nämlich das Steuerventil für die Steuerung der Strömungsrate der Sekundärluft, ist und
Fig. 21 ist als Gesamtanordnung ein Schnitt eine dreizehnte Ausführungsform.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Um die vorliegende Erfindung im einzelnen zu erläutern, wird sie nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Brennerbereich als Gasbrenner für die Warmwasserbereitung eines Versorgungssystems bezeichnet, während mit dem Bezugszeichen 2 eine zugehörige Steuereinrichtung bezeichnet ist, die die Strömungsraten von dem Gasbrenner zuzuführenden Rohgas, dem Gasbrenner zuzuführenden Primärluft und dem Brenner 1 zuzuführenden Sekundärluft steuert. Gasbrenner 1 und Steuereinrichtung 2 sind in einem Gehäuse 3 zusammengefaßt.
Es soll zunächst der Teil beschrieben werden, der die Steuereinrichtung bildet.
Mit 31 ist eine Lufteinlaßöffnung gekennzeichnet, die dem Steuerteil 2 zugehörig ist. Diese Lufteinlaßöffnung 31 steht mit der Auslaßöffnung 41 eines Luftgebläses 4 in Verbindung. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet einen Stützzylinder, der seitlich an das Gehäuse 3 angesetzt ist. Der Stützzylinder 5 ragt mit seinem offenen Ende in das Gehäuse 3 hinein und umschließt eine Rohgaskammer 51. Mit 52 ist ein Rohgaseinlaß des Stützzylinders gekennzeichnet. Durch den Rohgaseinlaß 52 gelangt Rohgas von außerhalb des Gehäuses 3 bzw. 13 des Stützzylinders 52 in die Rohgaskammer 51. Innerhalb des Stützzylinders 5 ist eine zylindrisches Ventilgehäuse 6 angeordnet. Mit seinem hinteren Ende liegt das Ventilgehäuse 6 an dem Stützzylinder 5 an. Der Festlegung des Ventilgehäuses 6 dient eine sogenannte Zweifachmutternstruktur, die eine Mutter 61 einschließt, die auf einem in das Ventilgehäuse 6 bzw. den Stützzylinder 5 eingeschraubten Gewindezapfen aufgeschraubt ist. Am vorderen Ende des Ventilgehäuses 6 umgibt ein ringförmiger Ventilsitz 62 eine Öffnung an diesem Ventilgehäuseende. Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Ventilsitzes 62 beschrieben. Dafür ist mit 63 eine im rechten Endteil (Fig. 1) des Ventilgehäuses 6 gebildete Ventilstangenzuführung bezeichnet, während mit 7 die Ventilbetätigungsstange bezeichnet ist, die in zwei einander entgegengesetzten Richtungen translatorisch verstellbar und in der Ventilstangenzuführung 63 angeordnet ist. Ein Teil der Ventilbetätigungsstange 7 ist als Ventilkörper 71 ausgebildet. Die Außenfläche des Ventilkörpers 71 ist kegelförmig ausgebildet und bildet zusammen mit dem Ventilsitz 62 ein Steuerventil G gemäß der vorliegenden Erfindung, das dazu dient, die Strömungsrate des Rohgases zu bestimmen. Der Öffnungsbereich des Steuerventils G für die Bestimmung der Strömungsrate des Rohgases kann durch Verstellen der Ventilstange 7 und damit des Ventilkörpers in der einen oder entgegengesetzten Längsrichtung der Ventilstange vergrößert bzw. verkleinert werden und entsprechend wird die Strömungsrate des Rohgases vergrößert und verkleinert.
Als nächstes kennzeichnet das Bezugszeichen 32 eine der Innenseite der Wand des Gehäuses 3 zugeordnete Trennwand. Diese Trennwand 32 unterteilt den vom Gehäuse 3 umschlossenen Innenraum in eine erste Primärluftkammer 321 und eine zweite Sekundärluftkammer 322. Die Trennwand 32 umschließt und hält einen ringförmigen Ventilsitz 32. Die zentrisch die Ventilöffnung umschließende Wand des Ventilsitzes 3 ist kegelförmig. Mit dem Bezugszeichen 8 ist eine hohle Stange bzw. ein Hohlzylinder gekennzeichnet, die in zwei einander entgegengerichteten translatorischen Bewegungen verstellbar in dem Stützzylinder 5 angeordnet ist. Die hohle Stange 8 ist mit dem linken Ende der Betätigungsstange 7 verbunden und demzufolge zusammen mit der Betätigungsstange 7 in zwei einander entgegengesetzten Richtungen translatorisch verstellbar. Mit dem Bezugszeichen 81 ist ein scheibenförmiges Ventilglied gekennzeichnet, das fester Bestandteil des linken Endes der Stange 8 ist. Das Ventilglied 81 bildet zusammen mit dem Ventilsitz 33 ein Primärluftsteuerventil A. Der freie Durchströmquerschnitt des Primärluftsteuerventils A wird den translatorischen Bewegungen der Betätigungsstange 7 vergrößert und verkleinert, um die Strömungsrate zu bestimmen, mit der Primärluft in die Primärluftkammer 321 gelangt. Mit 811 wird ein Rohgasauslaßkanal gekennzeichnet, der radial verlaufend in dem Ventilglied 81 gebildet ist. Der Rohgasauslaßkanal 811 (Fig. 3) veranlaßt die Verbindung des Innenraumes der hohlen Stange 8 mit der Primärluftkammer 321, um Rohgas in die Primärluftkammer 321 gelangen zu lassen. Das in die Primärluftkammer 321 gelangte Rohgas wird in der Primärluftkammer 321 mit der Primärluft gemischt.
Als nächstes kennzeichnet das Bezugszeichen 9 einen ortsfesten Zylinder, der am Gehäuse 3 befestigt ist. Dieser ortsfeste Zylinder 9 unterteilt den vom Gehäuse 3 umschlossenen Innenraum in eine Druckluftkammer 91 und die Sekundärluftkammer 322. Mit dem Bezugszeichen 92 ist ein Ventilzylinder gekennzeichnet, der einstückig mit einem vorspringenden Teil des Ventilgliedes 81 durch ein Verbindungsstück 911 verbunden ist. Der Ventilzylinder 92 ist in zwei einander entgegesetzten Richtungen verstellbar in dem ortsfesten Zylinder 9 angeordnet. Die hin- und hergehenden Bewegungen des Ventilzylinders 92 vergrößern bzw. verkleinern den Durchströmquerschnitt zwischen der Trennwand 32 und dem Ventilzylinder 92. Damit bilden der Ventilzylinder 92 und der ortsfeste Zylinder 9 das Sekundärluftsteuerventil B gemäß der vorliegenden Erfindung und zur Bestimmung der Strömungsrate der Sekundärluft, mit der die Sekundärluft in die Sekundärluftkammer 322 gelangt, gemäß den hin- und hergehenden Bewegungen der Stellstange 7. Das Bezugszeichen 921 kennzeichnet eine Rückstellfeder zur Rückstellung der Stellstange 7 in ihre Ausgangsstellung.
Nachfolgend wird der Brennerteil 1 beschrieben. In der Zeichnung kennzeichnet 11 eine Kopfplatte eines Brenners. Auf ihrer Innenseite steht die Brennerkopfplatte 11 mit der Primärluftkammer 321 des Steuerventils 2 in Verbindung. Die Bezugszeichen 111 kennzeichnen Flammenöffnungen in der Brennerkopfplatte 11. Die Flammenöffnungen 111 sind dazu bestimmt, ein Luft- Brennstoffgemisch durch die Brennerkopfplatte 11 hindurch austreten zu lassen. Nach dem Zünden wird aus dem Luft-Brennstoffgemisch die Flamme L gebildet. Mit 12 ist ein Sekundärluftleitungssystem gekennzeichnet, das oberhalb der Brennerkopfplatte 11 angeordnet ist. Das Sekundärluftleitungssystem 12 steht mit der Sekundärluftkammer 322 des Steuerteiles in Verbindung. Die Bezugszeichen 121 sind enge Öffnungen in den Wänden des Sekundärluftleitungssystems 12. Diese engen Öffnungen 121 dienen dazu, Sekundärluft in den oberen Teil der Flamme L einzubringen. Die so eingebrachte Sekundärluft unterstützt die Verbrennung des Luft/Brennstoffgemisches und bildet am oberen Ende der internen Flamme L eine externe Flamme H aus. Mit 13 ist ein Wärmetauscher oberhalb des oberen Endes der externen Flamme H bezeichnet. Der Wärmetauscher 13 dient der Erwärmung von Wasser bis zu Heißwasser.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der vorbeschriebenen Einrichtung beschrieben. Wird die Stell- bzw. Bestätigungsstange 7 nach links verstellt, d. h. in diese Richtung von einer geeigneten Betätigungseinrichtung gestoßen, so werden die Strömungsquerschnitte des Steuerventils 9 für die Rohgasströmungsrate, des Steuerventils A für die Primärluftströmungsrate und des Steuerventils B für die Sekundärströmungsrate vergrößert. Dadurch werden mehr Gemisch aus Luft und Brennstoff und mehr Sekundärluft dem Brennerteil 1 zugeführt. Hört die Betätigungseinrichtung auf zu wirken, so wird die Betätigungsstange 7 von der Rückstellfeder 921 in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser zweiten Ausführungsform sind der Stützzylinder 5 und der Ventilsitz des Steuerventils A für die Steuerung der Primärluftströmungsrate einstückig mit dem Gehäuse 3 ausgebildet. Außerdem steht bei dieser Ausführungsform das Ventilglied 71 des Steuerventils G für die Steuerung der Rohgasströmungsrate und das Ventilglied 81 des Steuerventils A für die Steuerung der Primärluftströmungsrate miteinander in Verbindung und diese Baueinheit ist dem äußeren Ende der Betätigungsstange 7 zugeordnet sowie zwischen dem Anschlagstift 711 und der Druckfeder 712 gehalten.
In Fig. 3 ist eine dritte Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform sind die kegelförmig ausgebildete Fläche des Ventilsitzes 81 des Steuerventils A für die Steuerung der Primärluftströmungsrate und das Ventilglied 71 des Steuerventils G zur Steuerung der Rohgasströmungsrate mit einer Kegelneigung versehen, die umgekehrt verläuft wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform. Dadurch werden die Durchströmquerschnitte des Steuerventils G für die Steuerung der Strömungsrate des Rohgases, des Steuerventils A für die Steuerung der Primärluftströmungsrate und des Steuerventils B für die Steuerung der Sekundärluftströmungsrate dann vergrößert, wenn die Betätigungsstange 7 nach rechts verstellt, d. h. zurückgezogen wird,
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform dargestellt.
Bei der vierten Ausführungsform ist eine Außenwandoberfläche des Ventilgliedes bzw. -körpers 81 des Steuerventils B für die Steuerung der Strömungsrate der Sekundärluft kegelstumpfförmig ausgebildet.
Außerdem ist die Betätigungs- bzw. Stellstange 7 dem Ventilglied 81 fest zugeordnet, was dazu führt, daß bei einer Bewegung der Baueinheit aus Betätigungsstange 7 und Ventilglied nach rechts in Richtung des in Fig. 4 eingetragenen Pfeiles das Steuerventil G für die Steuerung der Rohgasströmungsrate, das Steuerventil A für die Steuerung der Primärluftströmungsrate und das Steuerventil B für die Steuerung der Sekundärluftströmungsrate geöffnet werden.
Bei der fünften Ausführungsform gemäß Fig. 5 durchdringen ein Gaseinlaßrohr und die Betätigungsstange 7 das Förderrohr 42 des Luftgebläses 4.
Wird bei dieser Ausführungsform die Betätigungsstange 7 nach oben verstellt bzw. nach oben gestoßen, so werden das Steuerventil G für die Steuerung der Roh/Gasströmungsrate, das Steuerventil A für die Steuerung der Primärgasströmungsrate und das Steuerventil B für die Steuerung der Sekundärluftströmungsrate geöffnet.
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen kann eine Betätigungseinrichtung zur Anwendung kommen, deren Wirksamwerden beispielsweise durch Druck- oder Temperaturveränderungen usw. bei dem Wasser, das dem Wärmetauscher zugeführt wird, veranlaßt wird.
In Fig. 6 bis 8 ist eine sechste Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform ist die Rohgaskammer 51 von einer Primärluftkammer 331 im Steuerteil 2 und werden Rohgas und Primärluft nach ihrem Eintritt in den Steuerteil 2 gemischt.
In Fig. 9 ist eine siebte Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform kommt ein Gebläsebrenner zum Einsatz. In der Zeichnung kennzeichnet demnach das Bezugszeichen 11a einen Brenner, während das Bezugszeichen 11a eine Flammenöffnung des Brenners 11a kennzeichnet. Unterhalb des Brenners 11a ist eine mit 16a gekennzeichnete Luftkammer angeordnet. Diese Luftkammer 16a steht mit einer Verbrennungsluftkammer 333 für den Steuerteil 2 in Verbindung. Das Bezugszeichen 15a kennzeichnet eine Brennstoffleitung, die der Oberseite der Luftkammer 16a zugeordnet ist. Diese Brennstoffleitung 15a steht mit der Rohgaskammer 51 des Steuerteils 2 in Verbindung. Das Bezugszeichen 151a kennzeichnet eine Düse, die der Brennstoffleitung zugeordnet ist. Diese Düse 151a führt mit Druck Rohgas dem Brenner 11a zu, um verbrannt zu werden. Der Buchstabe C kennzeichnet ein Steuerventil für die Steuerung einer Luftströmungsrate.
In Fig. 10 bis 12 ist eine achte Ausführungsform dargestellt.
Dabei wird die Sekundärluft nicht durch den Steuerteil 2 gesteuert.
In Fig. 10 kennzeichnet das Bezugszeichen 811 eine Führungsplatte, deren Aufgabe es ist, den Druck in dem dem Gasbrennerteil 1 zuzuführenden Luft-Brennstoff-Gemisches zu vergleichmäßigen.
In Fig. 13 und 14 ist eine neunte Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform sind die Kegelwinkel der Ventilteile A und G entgegengesetzt gerichtet wie bei der vorbeschriebenen achten Ausführungsform, so daß die Betätigungsstange 7 zurück und vorwärts verstellt wird, um dieselbe Verstellung wie bei der achten Ausführungsform zu erhalten.
In Fig. 15 ist eine zehnte Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Betätigungs- bzw. Stellstange in vertikaler Richtung zurück und vorwärts bewegt und es ist eine Elektromagnet als Betätigungs- bzw. Verstellmittel vorgesehen.
Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung wird nachfolgend beschrieben.
Wird der Spule 8 des Elektromagneten ein elektrischer Strom zugeführt, so werden der Eisenkern 8 und damit die Betätigungsstange 57 vertikal verstellt und die Strömungsquerschnitte des Steuerventils G für die Steuerung der Strömungsrate des Rohgases des Steuerventils A für die Steuerung der Strömungsrate der Primärluft werden freigegeben bzw. vergrößert. Demzufolge wird die Strömungsrate von Brennstoff und Primärluft erhöht, dem Gasbrennerteil (nicht dargestellt) werden mehr Brennstoff und Primärluft zugeführt, es wird mehr Brennstoff- Luftgemisch verbrannt und es wird mehr Wärme erzeugt. Wird die Energiezufuhr zur Spule 8 beendet, so wirkt auf den Eisenkern 83 und die Betätigungsstange 7 eine Feder (nicht dargestellt) ein. Eisenkern 83 und Betätigungsstange 7 werden vertikal nach unten zurückgestellt und die Strömungsquerschnitte des Steuerventils G für die Steuerung auf der Strömungsrate des Rohgases und des Steuerventils A für die Steuerung der Strömungsrate der Primärluft werden verkleinert bzw. die Ventile geschlossen. Entsprechend wird das dem Gasbrennerteil (nicht dargestellt) zugeführte Luft-Brennstoffgemisch verkleinert, die Verbrennung wird reduziert und es wird weniger Wärme erzeugt bzw. auf die Ausgangswerte zurückgeführt. Das Bezugszeichen 55 kennzeichnet den Grundzylinder, dessen Seitenwand ein Lufteintrittsfenster 53 umschließt.
In Fig. 16 ist eine elfte Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform ist eine Primärluftdüse 821 geöffnet, so daß durch sie Primärluft zum Austritt veranlaßt werden kann.
In Fig. 17 bis 20 ist eine zwölfte Ausführungsform dargestellt.
In Fig. 21 ist eine dreizehnte Ausführungsform dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform kennzeichnet R einen Sensor bzw. Fühler, der die Drehzahl eines Luftgebläses ermittelt (er dient als erfindungsgemäßes Mittel zur Ermittlung des Druckes der Verbrennungsluft gemäß der Erfindung). Entsprechend kennzeichnet P eine Rohgasleitung, die mit der Rohgaseinlaßöffnung 52 des Proportionalventils 2 dient. Mit dem Bezugszeichen E ist ein elektromagnetisches Ventil in der Rohgasleitung P und mit dem Bezugszeichen V ist ein Regler gekennzeichnet, der strömungsabwärts des elektromagnetischen Ventils E angeordnet ist und schließlich ist mit dem Bezugszeichen S ein Druckschalter gekennzeichnet, der strömungsabwärts des Reglers V angeordnet ist (und dem Mittel zur Ermittlung des Gasdruckes gemäß der Erfindung entspricht). Der Drehzahlmesser R und der Druckschalter S sind auf Drehzahl- bzw. Druckgrenzwerte eingestellt und wenn die Drehzahl des Luftgebläses und der Druck im Rohgas von den eingestellten Grenzwerten abweicht, wird das Elektromagnetventil E geschlossen.
Als Fühlmittel zur Ermittlung des Druckes der Verbrennungsluft kann ein Druckschalter benutzt werden.

Möglicher industrieller Einsatz

Wie vorstehend beschrieben, kann ein Steuerventil zur Steuerung des Gas-Luft-Verhältnisses für Gasbrenner in erfindungsgemäßer Ausbildung zweckmäßigerweise benutzt werden als Mittel zur Steuerung der Einbringung von Verbrennungsluft und Rohgas in einen Gasbrenner und insbesondere ist eine Benutzung zweckmäßigerweise im Rahmen eines Gasbrennersystems möglich, mit dem heißes Wasser bereitet wird.

Claims

1. Steuerventileinrichtung zur Steuerung des Gas-/Luft-Verhältnisses bei Gasbrennern mit einem Brennerteil (1) und einem Steuerteil (2) zur Steuerung einer Rohgasströmungsrate und einer Luftströmungsrate, wobei der Steuerteil mit einer Rohgaskammer (51) und einer Luftkammer (321) versehen ist, die beide mit dem Brennerteil verbunden sind, wobei die Steuerventileinrichtung in den Steuerteil (2) integriert ist und eine Stellstange (7) in zwei entgegengesetzten Bewegungsrichtungen translatorisch verstellbar und mit einer Stelleinrichtung verbunden vorgesehen ist, wobei die Steuerventileinrichtung (2) mit einem Steuerventil (G) zur Steuerung der Rohgasströmungsrate versehen und ein Steuerventil (A) zur Steuerung der Luftströmungsrate durch die Bewegung der Stellstange (7) zu betätigen ist, um die Rate der Strömung des Rohgases in die Rohgaskammer (5) und,der Luft in die Luftkammer (321) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (71) des Gasströmungsratesteuerventils (G) und der Ventilkörper (33) des Luftströmungsrateventils (A), das ein erstes Luftströmungsratesteuerventil ist, zusammen mit dem Ventilkörper (92) eines zweiten Luftströmungsratesteuerventils (B) auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind, wobei das erste Luftströmungsratesteuerventil (A) die Rate der Luftströmung in eine erste Luftkammer (321) steuert, die mit der Rohgaskammer (51) verbunden ist und mit dem Brennerteil zu verbinden ist, während das zweite Luftströmungsratesteuerventil (B) die Rate der Luftströmung in eine zweite Luftkammer (322) steuert, die unabhängig von der ersten Luftkammer mit dem Brennerteil (1) verbunden ist.

2. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Ventile (A, B, C) einen ringförmigen Ventilsitz (33, 62) aufweist.

3. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (62) des Rohgasströmungsrateventils einer Ventilbüchse (6) und einem Ventilkörper (71) zugeordnet ist, der der Stellstange (7) zugeordnet ist, wobei die Ventilbüchse (6) und der Ventilkörper (71) konzentrisch in einem Ventilgehäuse (3) angeordnet sind, wobei entweder eine innere Wandfläche des Ventilsitzes (62) oder eine äußere Wandfläche des Ventilkörpers (71) eine konische Form hat.

4. Steuerventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Luftkammern (321, 322) und die Rohgaskammer konzentrisch zu einer gemeinsamen Achse des Ventilgehäuses (3) angeordnet sind.

5. Steuerventileinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Luftkammer (321) von der Rohgaskammer (51 ) baulich getrennt, aber mit ihr durch Rohgasauslaßkanäle (811) verbunden ist.

6. Steuerventileinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundzylinder mit einer Luftkammer und einer Rohgaskammer versehen ist, daß der Grundzylinder mit seiner Längsachse in vertikaler Richtung angeordnet ist, daß der Grundzylinder mit einem Gasbrenner durch eine Öffnung in seinem oberen Ende verbunden ist, daß der Grundzylinder in seiner Seitenwand eine Luftöffnung aufweist derart, daß die Luftkammer mit dem Bereich außerhalb des Grundzylinders verbunden ist, daß der Grundzylinder eine Rohgaseinlaßöffnung aufweist derart, daß in ihn in der Rohgaskammer erzeugtes Rohgas gelangen kann, daß der Grundzylinder in seiner Axialmitte die Stellstange aufweist und aß schließlich das Rohgasströmungsratesteuerventil und das Luftströmungsratesteuerventil symmetrisch zum Axialzentrum des Grundzylinders als Symmetriemittelpunkt angeordnet sind.

7. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feststellzylinder im wesentlichen in der Vertikalmitte des Grundzylinders angeordnet ist, daß ein Ringraum zwischen dem Feststellzylinder und dem Grundzylinder als erste Luftkammer dient, während der Innenraum des Feststellzylinders als eine Rohgaskammer dient, daß der Feststellzylinder mit einem in zwei einander entgegengesetzten Richtungen translatorisch verstellbaren Umkehrzylinder versehen ist, der seinerseits mit einem Rohgasströmungskanal versehen ist, daß der Umkehrzylinder durch geeignete Mittel in zwei einander entgegengesetzten vertikalen Richtungen verstellbar ist, um dadurch das erste Luftströmungsratesteuerventil und das Rohgasströmungsratesteuerventil derart zu betätigen, daß eine Primärluftströmungsrate aus der ersten Luftkammer in den Gasbrennerteil gesteuert wird und so eine Rohgasströmungsrate aus der Rohgaskammer kommend und zum Vereinigen mit der Primärluft bestimmt sowie durch den Rohgasströmungskanal strömend, gesteuert wird und daß schließlich der Rohgasströmungskanal des Feststellzylinders zur ersten Luftkammer offen ist und diese Öffnung der Strömungsrichtung der Primärluft entgegengerichtet ist.

8. Steuerventileinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7 mit einem Gasbrenner und einem Verhältnissteuerventil zur Steuerung der Strömungsrate eines Luft-Brennstoff- Gemisches, das dem Gasbrenner zuzuführen ist, wobei das Verhältnissteuerventil eine Lufteinlaßöffnung und eine Rohgaseinlaßöffnung aufweist, von denen die Lufteinlaßöffnung mit einem Luftgebläse versehen ist und von denen die Rohgaseinlaßöffnung durch ein elektromagnetisches Ventil mittels Aktivierung des Luftgebläses mit einer Rohgasleitung zu verbinden ist, so daß Rohgas durch die Rohgasleitung zum Verhältnissteuerventil gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftgebläse mit einem Luftdrucksensor und die Rohgasleitung mit einem Gasdrucksensor versehen ist, wobei beide Sensoren auf einen kritischen Wert eingestellt sind derart, daß das elektromagnetische Ventil schließt, wenn der vom Luftgebläse bewirkte Luftdruck oder der Rohgasdruck in der Rohgasleitung vom kritischen Wert abweicht.

9. Steuerventileinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdrucksensor ein Mittel zum Feststellen der Drehzahl eines rotierenden Gebläserades eines Luftgebläses aufweist.