DE4220579A1 - Gasmengensteuerung, insbesondere für eine Armatur eines Durchlauf-Wassererhitzers - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasmengen­ steuerung, wie sie insbesondere für einen Durchlauf-Wasser­ erhitzer Anwendung findet, gemäß dem Oberbegriff des Haupt­ anspruches

Derartige Durchlauf-Wassererhitzer werden üblicherweise unter­ schieden in Geräte ohne bzw. mit Leistungsanpassung. Bei Gerä­ ten ohne Leistungsanpassung wird der Gasdurchsatz in den mei­ sten Fällen durch einen auf einen Festwert einstellbaren inte­ grierten Gasmengenbegrenzer vorgegeben.

Die Erfindung geht aus von einer Gassteuerung für einen Durch­ lauf-Wassererhitzer mit Leistungsanpassung, wie sie in der DE- PS 31 20 777 beschrieben ist. Bekanntermaßen wird die Gassteu­ erung von einem hydraulischen Stellantrieb betätigt, der ab­ hängig von der jeweils durchfließenden Wassermenge einen be­ stimmten Hub zur Steuerung der Gasmenge erzeugt. Dabei beginnt der Hub meist erst ab einer bestimmten Minimalmenge, die durch die zum Zünden des Brenners notwendige Mindestmenge an Gas festgelegt ist, und endet mit einer bestimmten Maximalmenge, die durch die technische Auslegung des Gasbrenners und des Wärmeaustauschers bestimmt wird.

Diese Art der Steuerung des Gasstromes weist das Problem auf, daß Schwankungen des Gasdruckes im Leitungsnetz zu entspre­ chenden Abweichungen vom jeweils geforderten Gasstrom führen. Dadurch kann es möglich sein, daß die technisch gewünschten und/oder sicherheitstechnisch geforderten maximalen Abweichun­ gen des Gasstromes nicht eingehalten werden können. Eine Lö­ sung bietet z. B. der mit zusätzlichem Aufwand verbundene Ein­ satz eines vorgeschalteten Gasdruckreglers, wie er zum Bei­ spiel in der DE-OS 35 24 015 beschrieben ist.

Die erfindungsgemäße Gasmengensteuerung mit den kennzeich­ nenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß die Druckschwankungen, die im Gasleitungsnetz auftreten, in einem vorgegebenen Druckbereich theoretisch vollständig kompensiert werden, indem über den den Gasstrom dosierenden Steuerquerschnitt unabhängig von dem gerade gefor­ derten Gasstrom und dem momentanen Gasdruck im Leitungsnetz immer der gleiche Druck abfällt. Durch den konstanten Druckab­ fall über den Steuerquerschnitt ist die Beherrschung der Do­ siermengen wesentlich leichter, als bei Einsatz eines Druck­ reglers entsprechend des bereits weiter oben gewürdigten Stan­ des der Technik. Ein Druckregler ist meist ein Proportional­ regler, so daß die Druckschwankungen nur abgeschwächt werden. Weiterhin ist eine Dosierung des Gasstromes problematischer, da der Druckabfall über die Dosierstelle mit kleiner werdender Gasmenge immer größer wird. Toleranzen des Steuerquerschnittes werden dadurch verstärkt. Des weiteren kommt es durch die Tole­ ranzen des Strömungswiderstandes der Gasleitung zum Brenner und die Brennerdüsentoleranzen zu zusätzlichen Abweichungen von der jeweils geforderten Gasmenge.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes des Hauptanspru­ ches möglich.

So erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Deckel ein den Gaskanal unterhalb des Bundes umfassendes Führungsstück auf­ weist, das zum Beispiel mittels einer oder mehrerer den Bund umgehender Streben einstückig mit dem Deckel verbunden ist, da dadurch neben der für die Funktion günstigeren verbesserten Führung des Gaskanals und auch des Gasmengensteuerventils eine bessere Montage bzw. Demontage ermöglicht wird.

Damit die Reibung zwischen Ansatz und Hohlzylinder, der nur durch seine Schwerkraft mit der Schwebescheibe in Verbindung steht, gering gehalten wird, obwohl zur Vermeidung von zu hohen Leckraten das zwischen der Außenseite des Hohlzylinders und der Innenseite des Ansatzes vorhandene Spiel möglichst klein sein soll, ist es erfindungsgemäß weiter vorgesehen, auf der Außenseite des Hohlzylinders zur Verringerung der Gleit­ fläche umlaufende Nuten einzubringen. Dadurch wird erreicht, daß ein eventuelles einseitiges Ansaugen der Außenfläche des Hohlzylinders an die Innenseite der Führung, und damit ein "Abreißen" des Kraftschlusses zwischen Hohlzylinder und Schwe­ bescheibe, insbesondere in der Nähe der Schließstellung, mit Sicherheit vermieden wird. Natürlich ist es auch denkbar Hohl­ zylinder und Schwebescheibe einstückig auszuführen. Das erfor­ dert aber wiederum sehr hohe Toleranzanforderungen und somit einen erhöhten Fertigungsaufwand. Es versteht sich von selbst, daß natürlich auch der umgekehrte Weg, d. h. die Einbringung von Nuten in die Innenfläche des Ansatzes, beschritten werden kann.

Zur weiteren Verbesserung der Funktionsweise erweist es sich als günstig, wenn der Hohlzylinder nicht mit seiner gesamten Kreisringfläche auf der Schwebescheibe aufliegt, sondern durch entsprechende Auflagepunkte in diesem Bereich eine freie Quer­ schnittsfläche entsteht, durch die ein Gasaustausch (Abfließen des Leckgases) zwischen dem durch den Hohlzylinder unterhalb der Scheibe und oberhalb der Schwebescheibe gebildeten inneren und äußeren Raum auftreten kann, und damit auch bei einem relativ engen Spalt zwischen Gehäuse und Schwebescheibe eine leichte Bewegbarkeit derselben gewährleistet ist. Ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Armatur eines gasbe­ heizten Durchlauf-Wassererhitzers Fig. 2 eine Teilansicht, betreffend die erfindungsgemäße Gas­ mengensteuerung, nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die Armatur für einen gasbeheizten Durchlauf-Wassererhitzer besteht aus einem Gasteil 1 und einem Wasserteil 2.

Das Wasserteil 2 enthält neben anderen, dem Fachmann bekannten und daher hier, weil nicht erfindungswesentlich, nicht weiter erläuterten Bauteilen, einen Strömungsschalter 21, der als Wassermangelsicherung dient. Dieser Strömungsschalter 21 weist eine Hochdruckkammer 22 und eine Niederdruckkammer 23 auf, die beide durch eine Membran 24 voneinander getrennt sind. Die Membran 24 stützt sich an einem Membranteller 25 ab, der fest mit einem Stößel 26 verbunden ist, der seinerseits abgedichtet aus der Niederdruckkammer 23 heraus geführt ist. Dabei bilden Membran 24, Membranteller 25 und Stößel 26 einen hydraulischen Stellantrieb 3 für ein später noch zu erläuterndes Gasmengen­ steuerventil 4.

Das Gasteil 1 weist einen Gaseingang 11 auf, der durch eine thermoelektrische Zündsicherung 12, die desweiteren eine Wie­ dereinschaltsperre 121 besitzt, geschlossen werden kann. Auf das Zündsicherungsventil 122 wirkt eine innerhalb einer Füh­ rungskontur 123 drehbar und längsverschieblich geführte von Hand betätigbare Achse 124, auf der zusätzlich ein den Gas­ strom zum nicht dargestellten Brenner öffnendes Hauptventil 125 gelagert ist. Aus dem durch das Zündsicherungsventil 122 und das Hauptventil 125 begrenzten Raum 126 zweigt eine Zündgasleitung 127 ab, die durch ein Zündventil 128, das über einen auf der Achse 124 befindlichen Nocken 129 betätigt wird, verschließbar ist.

Im Anschluß stromab an das Hauptventil 125 befindet sich ein Gehäuse 13, das einen topfförmigen Raum 131 aufweist, in dessem Boden 132 sich eine ansonsten gasdichte Führung 133 für den in axialer Richtung des Gehäuses 13 längsbeweglichen Stößel 26 des hydraulischen Stellantriebs 3 befindet. Der topfförmige Raum 131 wird durch einen Deckel 6, der mittels eines Keilringes 61 gegen einen im Gehäuse 13 befindlichen Ansatz 134 gepreßt wird, unter Verwendung eines Rundringes 62 gasdicht verschlossen. Im Deckel 6 befindet sich eine mittig angeordnete Öffnung 63, die auf ihrer dem Raum 131 abgewandten Seite als Ventilsitz 41 ausgebildet ist, der zusammen mit einem Ventilteller 42 und einer Dichtung 43 das Gasmengensteu­ erventil 4 bildet, das unter der Kraft einer auf die Oberseite des Ventiltellers 42 einwirkenden Druckfeder 44 geschlossen ist.

Auf dem Stößel 26 stützt sich in axialer Verlängerung ein rohrförmiger Gaskanal 5 ab, der zu diesem Zweck an seinem auf der Zeichnung unteren Ende günstigerweise ein Zwischenstück 51 aufweist, welches jedoch die untere Öffnung nicht vollständig verschließt. Mit seiner anderen Stirnseite ragt der rohrför­ mige Gaskanal 5 in eine Ausnehmung 45 an der Unterseite des Ventiltellers 42 hinein. In seinem oberen Teil besitzt der Gaskanal 5 einen kegelförmigen, sich auf der dem Deckel 6 abgewandten Seite verjüngenden Bund 52, dessen Lage so festge­ legt ist, daß er sich zumindest teilweise im Bereich der Öffnung 63 des Deckels 6 befindet. Oberhalb des Bundes 52 sind im Gaskanal 5 ein oder mehrere radiale Öffnungen 53 angeord­ net. Dabei ist die Ausnehmung 45 so gestaltet, z. B. trichter­ förmig aufgeweitet, daß die Öffnungen 53 nicht verschlossen sind. Unterhalb des Bundes 52 wird der Gaskanal 5 von einem vorzugsweise rohrförmigen Führungsstück 64 umfaßt, das wieder­ um mittels Streben 65 einstückig mit dem Deckel 6 verbunden ist.

Im topfförmigen Raum 131 befindet sich eine fest an der inne­ ren Wandung 135 des Gehäuses 13 anliegende Scheibe 7, die den topfförmigen Raum 131 in einen unteren Bereich 136 und einen oberen Bereich 137, in dem auch der zum Brenner führende Gasausgang 138 angeordnet ist, aufteilt. Diese Scheibe 7 weist einen rohrförmigen Ansatz 71 auf, der gasdicht, z. B. mittels eines Rundringes 72, mit der Unterseite des Deckels 6 verbun­ den ist. Der Ansatz 71 besitzt ein oder mehrere radiale Aus­ nehmungen 73, die durch einen Hohlzylinder 8, der an der Innenseite des Ansatzes 71 geführt und ansonsten längsbeweg­ lich ist, mehr oder weniger verschlossen sind. Zusätzlich ist der Hohlzylinder 8 auf seiner Außenseite in dem Bereich, der als Gleitfläche zwischen Hohlzylinder 8 und Ansatz 71 dient, mit mehreren umlaufenden Nuten 81 versehen. Der in den unteren Bereich 136 des topfförmigen Raumes 131 hineinragende Teil des Hohlzylinders 8 stützt sich auf einer Schwebescheibe 9 ab, wobei die Schwebescheibe 9 im Auflagebereich des Hohlzylinders 8 mehrere erhabene Auflagepunkte 91 aufweist. Die an der inneren Wandung 135 des Gehäuses 13 sowie am Gaskanal 5 leicht beweglich geführte Schwebescheibe 9 wird in ihrem Hub durch im unteren Bereich 136 von im Gehäuse 13 befindlichen Anschlägen 139 bzw. durch den Anschlag des Hohlzylinders 8 am Deckel 6 begrenzt.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Gasmengensteuerung wird nachfolgend beschrieben:

Mit Wasserentnahme wird über den hydraulischen Stellantrieb 3 und den Gaskanal 5 das Gasmengensteuerventil 4 geöffnet. Bei geöffnetem Gasmengensteuerventil 4 wirkt der vor dem Bund 52 des Gaskanals 5 herrschende Druck P 0 auch auf Grund der vorhandenen Öffnungen 53 im Gaskanal 5 auf die dem Boden 132 zugewandte Seite der Schwebescheibe 9, während der auf Grund des auftretenden Druckabfalls im Spalt zwischen Bund 52 und Deckelöffnung 63 sich einstellende geringere Druck P 1 auf die dem Hohlzylinder 8 zugewandte Seite der Schwebescheibe 9 wirkt, wodurch sich die Schwebescheibe 9 und dadurch auch der Hohlzylinder 8 in axialer Richtung bewegen. Somit werden die Ausnehmungen 73 mehr oder weniger verschlossen, so daß sich der Druck P 1 ändert, bis sich unter dem Einfluß der Schwer­ kraft und der Reibung von Hohlzylinder 8 und Schwebescheibe 9 ein Gleichgewichtszustand einstellt. Tritt nun im Leitungsnetz eine Gasdruckschwankung auf, so ändert sich sofort der Druck p Q, was dazu führt, daß durch Schwebescheibe 9 und Hohlzylin­ der 8 ein Hub ausgeführt wird, bis sich der Gleichgewichts zu­ stand wieder einstellt.

Claims (6)

1. Gasmengensteuerung, insbesondere für eine Armatur eines Durchlauf-Wassererhitzers, die aus einem Gas- und einem Wasserteil besteht, wobei die Betätigung eines im Gasteil befindlichen Gasmengensteuerventils, das ansonsten jedoch durch die Kraft einer Druckfeder verschlossen ist, über einen Stößel mittels eines im Wasserteil befindlichen hy­ draulischen Stellantriebes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasmengensteuerventil (4) gleichzeitig ein Vorein­ stellglied für eine Gasmengenbegrenzung ist.

2. Gasmengensteuerung nach Patentanspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gasteil (1) einen von einem Gehäuse (13) gebildeten topfförmigen Raum (131) aufweist, in dessem Boden (132) sich eine ansonsten gasdichte Führung (133) für den in axialer Richtung des Gehäuses (13) längsbeweglichen Stößel (26) befindet, der über einen rohrförmigen Gaskanal (5) auf das Gasmengensteuerventil (4) einwirkt, das mit seinem Ventilteller (42) eine den Ventilsitz (41) bildende Öffnung (63), die sich in einem den topfförmigen Raum (131) verschließenden Deckel (6) befindet, in Abhängigkeit vom Hub des Stößels (26) freigibt, und daß sich im topfförmigen Raum (131) eine fest an der inneren Wandung (135) des Gehäuses (13) anliegende Scheibe (7) befindet, die den topfförmigen Raum (131) in einen unteren Bereich (136) und einen oberen Bereich (137), in dem auch der zu einem Bren­ ner führende Gasausgang (138) angeordnet ist, aufteilt und des weiteren einen rohrförmigen Ansatz (71) aufweist, der gasdicht mit der Unterseite des Deckels (6) verbunden ist und ein oder mehrere radiale Ausnehmungen (73) besitzt, die durch einen Hohlzylinder (8), der an der Innenseite des Ansatzes (71) geführt und ansonsten längsbeweglich ist, mehr oder weniger verschlossen sind, wobei sich der in den unteren Bereich (136) des topfförmigen Raumes (131) hin­ einragende Teil des Hohlzylinders (8) auf einer Schwebe­ scheibe (9) abstützt, die ihrerseits an der inneren Wandung (135) des Gehäuses (13) sowie am Gaskanal (5) leicht beweg­ lich geführt ist, der seinerseits in seinem oberen Teil einen kegelförmigen, sich auf der dem Deckel (6) abgewand­ ten Seite verjüngenden Bund (52) aufweist, der sich zumin­ dest teilweise im Bereich der Öffnung (63) des Deckels (6) befindet, und daß der Gaskanal (5) oberhalb des Bundes (52) ein oder mehrere radiale Öffnungen (53) besitzt, die auch durch den Ventilteller (42) nicht verschlossen sind.

3. Gasmengensteuerung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Deckel (6) ein den Gaskanal (5) unterhalb des Bundes (52) umfassendes Führungsstück (64) aufweist.

4. Gasmengensteuerung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder (8) auf seiner an der Innenseite des Ansatzes (71) gleitenden Außenfläche ein oder mehrere umlaufende Nuten (81) aufweist.

5. Gasmengensteuerung nach Patentanspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (71) an seiner Innenseite im Bereich der an ihm gleitenden Außenfläche des Hohlzylinders (8) ein oder mehrere umlaufende Nuten aufweist.

6. Gasmengensteuerung nach einem der Patentansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwebescheibe (9) oder der Hohlzylinder (8) im Bereich der stirnseitigen Auflagefläche des Hohlzylinders (8) erhabene Auflagepunkte (91) aufwei­ sen.