DE60028508T2

DE60028508T2 - Ventileinheit zur Steuerung der Abgabe eines Brenngases

Info

Publication number: DE60028508T2
Application number: DE2000628508
Authority: DE
Inventors: Salvatore Pappalardo; Giuseppe Veronese
Original assignee: Sit La Precisa SpA
Current assignee: Sit La Precisa SpA
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: US6672326B2; DK1106923T3; AU7201900A; EP1106923A3; US20010002595A1; EP1106923B1; ES2265855T3; JP2001330200A; CA2327396A1; PT1106923E; DE60028508D1; EP1106923A2; ATE329206T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinheit zum Steuern der Abgabe eines Brenngases gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine solche Ventileinheit ist aus der EP 0 875 720 A bekannt.
Die US 2875773 und US 2873069 sind auf typische Ein-/Aus-Ventileinheiten gerichtet, die nur eine vollständige Öffnung oder eine vollständige Schließung des Gasdurchgangs erlauben. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf Modulations-Ventileinheiten gerichtet, bei denen die Öffnungsposition moduliert werden kann, in dem Sinne, dass die Motoreinrichtung, die funktionsfähig mit der Aktuatoreinrichtung zum Steuern der Schließeinrichtung verbunden ist, in der Lage ist, die Schließeinrichtung mit hoher Positionierungsauflösung zu jeder beliebigen Zwischenposition zu bewegen.
Es ist bekannt, dass solche Einheiten zum Steuern der Abgabe eines Brenngases zu einem Brenner oder einer ähnlichen Verbrauchereinheit verwendet werden, um so dessen Abgabedruck oder die Durchflussrate des abgegebenen Gases in einer gesteuerten Art und Weise zu variieren.
Ventileinheiten dieses Typs, bekannt aus der Produktion des gleichen Anmelders, sind typischerweise mit motorgetriebenen Aktuatoren für die Betätigungssteuerung einer Schließeinrichtung zum Schließen und Öffnen eines Ventilsitzes, der in der Abgabeleitung vorgesehen ist, ausgestattet. Die Aktuatoren umfassen z. B. eine Betätigungsstange, die auf die Schließeinrichtung wirkt und über eine Schrauben/Schraubenmutter-Verbindung mit dem Rotor eines Elektromotors verbunden ist, um die Schließeinrichtung zu verschieben, um den Ventilsitz durch die drehende Betätigung des Elektromotors zu schließen und zu öffnen. Durch die Steuerung des Aktuators wird ebenfalls eine Modulationssteuerung des Abgabedrucks bzw. der Durchflussrate des abgegebenen Gases erhalten.
Ein Problem, das in Ventileinheiten mit motorgetriebenen Aktuatoren des angegebenen Typs auftritt, ist das der Gewährleistung einer wirksamen Unterbrechung des Gasdurchgangs durch den Ventilsitz, wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, z. B. solche, bei denen eine Sicherheitsschließung des Ventilsitzes als eine Folge der Unterbrechung der Stromzufuhr des motorgetriebenen Aktuators sichergestellt sein muss.
In der Modulationsphase kann eine Unterbrechung der Stromzufuhr des motorgetriebenen Aktuators dazu führen, dass die Schließeinrichtung in einer Zwischenposition der Öffnung des Sitzes stoppt, und deshalb kann die Unterbrechung des Gasdurchflusses durch den Sitz nicht gewährleistet werden.
Ebenfalls bekannt sind motorgetriebene Aktuatoren vom umkehrbaren Typ, die bei Unterbrechung der Stromzufuhr durch die Wirkung der elastischen Kraft einer vorgespannten Feder in die Schließposition des Ventilsitzes gebracht werden. Die so erhaltene Schließung ist jedoch typischerweise unzuverlässig und für Sicherheitsventile nicht geeignet.
Das Problem, das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist das der Bereitstellung einer Ventileinheit, die vom Aufbau und der Funktionalität her so konstruiert ist, dass sie alle Nachteile, die in Bezug auf den zitierten Stand der Technik genannt wurden, beseitigt.
Dieses Problem wird durch die Erfindung mittels einer Ventileinheit, die gemäß den nachfolgenden Ansprüchen hergestellt wird, gelöst.
Die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden genauen Beschreibung einiger ihrer bevorzugten, beispielhaften Ausführungsbeispiele deutlich, die mittels eines nicht einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert werden, in denen:
1 eine Ansicht einer Ventileinheit gemäß der Erfindung im Längsschnitt ist,
2 eine Ansicht eines ersten alternativen Ausführungsbeispiels der Ventileinheit der 1 im Längsschnitt ist,
3 bis 6 Ansichten eines zweiten alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung in verschiedenen Betriebsfunktionen im Längsschnitt sind,
7 bis 10 Ansichten eines dritten alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung in verschiedenen Betriebsbedingungen im Längsschnitt sind,
11 bis 13 Ansichten eines vierten alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung in verschiedenen Betriebsbedingungen im Längsschnitt sind,
14 bis 16 Ansichten eines fünften alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung in verschiedenen Betriebsbedingungen im Längsschnitt sind,
17 bis 19 Ansichten eines sechsten alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung in verschiedenen Betriebsbedingungen im Längsschnitt sind.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 insgesamt ein erstes Beispiel einer Ventileinheit zum Steuern der Abgabe eines Brenngases an einen Brenner oder eine ähnliche Verbrauchereinheit (in der Zeichnung nicht gezeigt), die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. In der Ventileinheit 1 ist ein Gaspfad 1a zwischen einer Zuführöffnung 2 und einer Abgabeöffnung 3 definiert.
Die Einheit 1 umfasst ein Modulationsventil 4 mit einer ersten Schließeinrichtung 5, die so gedrängt wird, dass sie einen ersten Ventilsitz 6 schließt, in einer Weise, die nachfolgend in der Beschreibung genauer erläutert wird. Stromaufwärts des Modulationsventils 4 sind, in einer Weise, die an sich herkömmlich ist, ein Sicherheits-Magnetventil 7 für die Unterbrechung des Haupt-Gasdurchflusses durch die Leitung 2 und ein Servoventil 8 vorgesehen. Die Bereitstellung und Anordnung der Ventile 7, 8 stellt, auch wenn dies eine bevorzugte Wahl darstellt, keine Einschränkung des erfinderischen Konzepts dar, auf dem die vorliegende Erfindung basiert.
Das Servoventil 8 umfasst eine Schließeinrichtung 9, die elastisch so gedrängt wird, dass sie einen Sitz 10 durch die elastische Belastung eines Federsystems 11 schließt, und steuerbar zur Öffnung durch eine Membran 12, die auf den Druckunterschied zwischen dem Druck P_u in einer Kammer 13 stromabwärts des Sitzes 10 auf der einen Seite und dem Wert des Drucks P_t in einer Kolbenkammer 14 auf der anderen Seite empfindlich reagiert.
Das Bezugszeichen 15 bezeichnet ein Regelventil mit einer Schraube 16 zum Regulieren des Maximalwerts des Drucks Pu.
Durch die Schraube 16, gegen welche eine Feder 17 anliegt, die wiederum auf eine Membranschließeinrichtungs-Auflage 18 wirkt, wird eine vorgewählte elastische Last auf die Membran aufrechterhalten. Diese Last ist proportional zu einem Druckwert P_u in der Kammer 13. Die Schließeinrichtungs-Auflage 18 ist verschiebbar, um so einen Ventilsitz 19 zu schließen, was es der Kammer 13 ermöglicht, mit einer zweiten Kammer 20 in Verbindung zu treten. Diese Kammer 20 ist durch eine Übertragungseinrichtung 21 immer in Verbindung mit der Kolbenkammer 14 und ist mit einer Engstelle 21a versehen, um so einen Lastverlust hervorzurufen, um den Vorsteuerdruck Pt von einem Bruchteil des Gasdurchflusses, der am Einlass der Ventileinheit von der durch die Leitung 2 geführten Menge abgezapft wird, abzuleiten.
Zurückkommend auf das Modulationsventil 4 umfasst dieses eine erste motorgetriebene Aktuatoreinrichtung für die Steuerung der Schließeinrichtung 5 mit einer Betätigungsstange 22. Die Stange 22 ist mit einem Außengewinde 22a versehen, das einen Schraubeingriff mit einer Schraubenmutter 23, die innen auf einer Buchse 24 vorgesehen ist, eingehen kann. Diese Buchse 24 ist koaxial und starr mit dem Rotor 25 eines Elektromotors 26 verbunden. Der Letztere ist ein Gleichstrommotor und vorzugsweise ein Schrittmotor. Die Betätigungsstange 22 ist mittels der Schrauben-/Schraubenmutter-Verbindung mit der Hohlwelle des Rotors 25 mit einem vorzugsweise einheitlichen Übersetzungsverhältnis verbunden.
Die Betätigungsstange 22 ist ebenso mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden, radialen Ausstülpungen 27 für den Eingriff von entsprechenden Nuten 28, die in einem Gehäuse 29 ausgebildet sind, das starr mit dem Statorbereich des Motors verbunden ist, ausgestattet. Dank des gleitenden Eingriffs der Ausstülpungen 27 in die Nuten 28 wird die Betätigungsstange 22 in der Richtung ihrer axialen Erstreckung in einer solchen Weise entlang geführt, dass durch die Wirkung der Schrauben/Schraubenmutter-Verbindung ein vorbestimmtes axiales Gleiten der Betätigungsstange 22 einer Drehung der Buchse 24 entspricht.
Zwischen der Schließeinrichtung 5 und der Stange 22 ist gemäß der Erfindung eine zweite elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 30 angeordnet, welche einen Elektromagneten mit einer Magnetspule 31, ein im Wesentlichen U-förmiges feststehende Teil (Kern) 32 und ein bewegliches Teil (Läufer) 33 umfasst. Der feststehende Kern 32 ist mit einem Ende der Stange 22 verbunden, während der bewegliche Läufer 33 starr mit der Schließeinrichtung 5 verbunden ist. Der Motor 26 bringt den feststehenden Teil des Magneten 32 durch die Stange 22 in Kontakt mit dem Läufer 33, woraufhin eine Umkehr der Drehung des Motors die Öffnung der Schließeinrichtung 5 bewirkt.
Der feststehende Kern bleibt durch die Wirkung der Erregung des Elektromagneten am beweglichen Läufer verankert, entgegen einem Federsystem 34, das auf die Schließeinrichtung 5 wirkt, um Letztere zu drängen, den Ventilsitz 6 zu schließen, wenn vorbestimmte Betriebsbedingungen auftreten, wie nachfolgend genau erläutert wird.
Der bewegliche Läufer 33, und mit ihm die Schließeinrichtung 5, wird ferner durch Führungen und Gegenführungen, insgesamt mit 35 bezeichnet, axial geführt.
Bezugszeichen 36 bezeichnet eine Feder, die zwischen dem Gehäuse 29 und einem Bereich des feststehenden Kerns 32, der gegenüber dem beweglichen Läufer 33 liegt, wirkt und dazu dient, die entsprechenden Flanken der Gewinde der Schrauben/Schraubenmutter-Verbindung in ständigem und gegenseitigem Kontakt zu halten, wodurch das in der Verbindung vorhandene Spiel beseitigt wird.
Mit 37 ist ein einstellbarer Anschlag der Stange 22 bezeichnet, der auf der Oberfläche einer Schraube 38 vorgesehen ist, die in ein axiales Gewindeloch 39 des Gehäuses des Motors 26 eingeschraubt ist.
Im Betrieb wird mittels des Gewindevorschubs in der Schrauben/Schraubenmitter-Verbindung eine Vorkehrung für den Motor 26 getroffen, damit dieser für eine vorausgewählte Anzahl von entsprechenden Umdrehungen zur Drehung betätigt wird, bis zu einem vorbestimmten Axialhub der Betätigungsstange 22. Der von der Stange ausgeführte Hub ist derart, dass er die Schließeinrichtung 5 in die vorausgewählte Entfernung vom Ventilsitz bringt, um eine vorbestimmte und entsprechende Druckdifferenz zwischen der Kammer 13 und der Abgabeleitung 3 hervorzurufen, die jeweils stromaufwärts bzw. stromabwärts des Sitzes 6 liegen, wodurch es möglich wird, den Abgabedruck P_e in der Leitung 3 und folglich die Durchflussrate des Gases, das zur Verbrauchereinheit geliefert wird, zu modulieren. Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Schließeinrichtung 5 mittels des Läufers 33 am feststehenden Kern des elektromagnetischen Aktuators 30 durch die Erregung der Magnetspule 31 verankert.
Wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, welche die Unterbrechung des Ventilsitzes 6 erfordern, wird die Stromzufuhr zur Magnetspule 31 unterbrochen, und folglich wird die Schließeinrichtung 5 durch das Federsystem 34 gedrängt, um den Sitz 6 zu schließen, unabhängig von der axialen Position der Betätigungsstange 22. Das Modulationsventil 4 erfüllt somit, zusätzlich zur Modulationsfunktion, die Funktion einer Sicherheitsunterbrechung des Gasdurchgangs durch den Sitz 6.
In der Ventileinheit gemäß der Erfindung wird somit eine doppelte Eigensicherheit oder Schutzredundanz erhalten, in dem Sinne, dass sogar bei Ausfall des automatischen Eingriffs des Sicherheits-Magnetventils 7 das Modulationsventil 4 dennoch den Befehl zur Schließung erhält.
Das Federsystem 34 ist so ausgewählt, dass es Abmessungen und eine elastische Konstante in solcher Weise aufweist, dass es in der Lage ist, die Schließung der Schließeinrichtung 5 gegen den Ventilsitz 6 zu garantieren, beginnend von jeder axialen Position, die von der Betätigungsstange 22 während der Modulationsfunktion erreicht wird.
Bezugnehmend auf 2 bezeichnet 100 insgesamt ein erstes alternatives Ausführungsbeispiel der Ventileinheit gemäß der Erfindung, in welcher Teile, die zu denen des vorhergehenden Beispiels analog sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Ventileinheit 100 umfasst ein Elektromagnet-Sicherheitsventil 107 für die Unterbrechung des Durchflusses von Gas, das durch die Leitung 2 zugeführt wird, und ein Servoventil 108, wobei die Ventile vom Aufbau und der Funktion her jeweils äquivalent zu dem Magnetventil 7 bzw. dem Servoventil 8 des vorhergehenden Beispiels sind, und deshalb soll bezüglich deren genauer Beschreibung auf dieses Beispiel verwiesen werden.
Die Ventileinheit 100 umfasst ferner ein Modulationsventil 104, welches sich von dem Ventil 4 des Beispiels in 1 im Prinzip dadurch unterscheidet, dass die erste motorgetriebene Aktuatoreinrichtung, funktional analog zum motorgetriebenen Aktuator der Ventileinheit 1, und die Schließeinrichtung 5 funktionsfähig miteinander über ein Gestänge, insgesamt mit 109 bezeichnet, verbunden sind.
Analog zum Beispiel der 1 umfasst der erste motorgetriebene Aktuator eine Betätigungsstange 122, die koaxial zum Rotor 25 des Motors 26 ist und mit diesem über eine Schrauben /Schraubenmutter-Verbindung verbunden ist, so dass ein vorbestimmtes axiales Gleiten der Betätigungsstange 122 einer vorausgewählten Drehung des Rotors 25 entspricht. Diese Stange 122 ist mit diametral gegenüberliegenden, radialen Ausstülpungen 127 zum Eingriff in entsprechende Nuten, die auf dem Statorteil des Rotors 25 ausgebildet sind und die Funktion von Führungen für das axiale Gleiten der Stange 122 aufweisen, versehen.
Das Bezugszeichen 128 bezeichnet eine Anschlagoberfläche, die in einer feststehenden Struktur 129 der Ventileinheit 100 vorgesehen ist, welche dem freien Ende 122b der Stange 122 zugewandt ist und eine Begrenzungseinrichtung für den axialen Hub der Stange selbst darstellt.
An dem Ende 122b ist an der Stange ein Körper 130 befestigt, der ein erstes gelenkiges Verbindungselement für das Gestänge 109 darstellt. Genauer gesagt umfasst das Gestänge 109 einen Hebel 131 der ersten Art mit gegenüberliegenden Enden 131a, b, von denen das Ende 131a das zweite gelenkige Verbindungselement des Hebels 131 in Bezug auf den Körper 130 darstellt.
Am gegenüberliegenden Ende 131b ist der Hebel mittels einer analogen gelenkigen Verbindung mit einem Endansatz 132 der Schließeinrichtung 5 verbunden.
Es sei angemerkt, dass die Gelenkverbindung so ausgewählt ist, dass der Hebel 131 relativ zur Stange 122 und zur Schließeinrichtung 5 in einer Ebene parallel zur Richtung der axialen Betätigung der Stange 122, und auch der Schließeinrichtung 5, schwenken kann, was durch X in 2 gekennzeichnet ist.
In der Zwischenposition zwischen den gegenüberliegenden Enden 131a, b wird der Hebel mittels einer Drehpunkteinrichtung 133, welche wiederum, einstückig mit dem Hebel und in Bezug auf die feststehende Struktur, beweglich ist, in Bezug auf die feststehende Struktur 129 geschwenkt, wie in der Fortsetzung der Beschreibung deutlicher ersichtlich wird.
Die Drehpunkteinrichtung 133 umfasst einen Stift 134, der in der Struktur 129 angesetzt ist, auf welcher eine Buchse 135 mit gegenüberliegenden angeflanschten Enden 135a, b, zwischen denen ein Zwischenbereich des Hebels 131 anliegt, eingepasst und in einer Richtung parallel zur Achse X frei gleitfähig ist. Dieser Bereich ist so geformt, dass der Hebel einer kombinierten Bewegung aus Translation, einstückig mit der Buchse 135 in Bezug auf den Stift 134 parallel zur Achse X, und Schwenken in Bezug auf die Buchse um eine Achse senkrecht zur Richtung des axialen Gleitens unterworfen ist.
Die Ventileinheit 100 umfasst ferner eine zweite elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 140, die zwischen der Stange 122 und der Schließeinrichtung 5 angeordnet ist und analog zum Beispiel in 1 einen Elektromagneten mit einer Magnetspule 141, ein feststehendes Teil (Kern) 142 und ein bewegliches Teil (Läufer) 143 umfasst. Der feststehende Teil ist magnetisierbar und wird durch die Wirkung der Erregung des Elektromagneten, gegen ein Federsystem 144, am beweglichen Läufer 143 verankert.
Der Läufer 143 ist starr, oder alternativ durch ein zweites Federsystem 145, mit der Buchse 135 verbunden, wie in 2 dargestellt. Dieses Federsystem 145 dient dazu, den Läufer 143 mit dem feststehenden Teil des Magneten 142 mit einer vorbestimmten Kraft in Kontakt zu bringen, um so dem Motor 26 zu ermöglichen, ein Ende der Hubposition zu erreichen.
Es sei angemerkt, dass der Läufer 143 der zweiten elektromagnetischen Aktuatoreinrichtung 140 direkt auf die Drehpunkteinrichtung 133 und einstückig mit Letzterer auf den Hebel 131 wirkt, um Letzteren in Bezug auf die Betätigungsstange 122 um das entsprechende Gelenk zu schwenken und folglich die Schließeinrichtung 5 so zu verschieben, dass sie den ersten Ventilsitz 6 unabhängig von der Betriebsposition der ersten motorgetriebenen Aktuatoreinrichtung schließt.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der feststehende Teil (Kern) 142 des Elektromagneten in einem Stück mit einer Abdeckung 149 erhalten, die vorgesehen ist, um ein Gehäuse der Ventileinheit, in den Zeichnungen mit 150 angegeben, zu schließen, in dem der Gasdurchgang 1a definiert ist. Auf diese Weise ist die Abdeckung 149 so geformt, dass sie das Gehäuse für die Magnetspule 141 darstellt und einen integralen Teil des elektrischen Magnetisierungskreises bildet. Diese Abdeckung 149 ist so befestigt, dass sie auf dem Gehäuse gasdicht ist, in einer solchen Weise, dass der Stromzufuhrkreis der Magnetspule 141 außerhalb des Gehäuses gehalten wird, ohne jeden Kontakt mit dem Gas, das durch den Durchgang 1a innerhalb des Gehäuses strömt.
Im Betrieb wird, wenn der Elektromagnet stromführend ist, mittels des Gewindevorschubs der Schrauben-/Schraubenmutter-Verbindung eine Vorkehrung für den Motor 26 getroffen, damit dieser für eine vorausgewählte Anzahl von entsprechenden Umdrehungen zur Drehung betätigt wird, bis zu einem vorbestimmten Axialhub der Betätigungsstange 122. Der von der Stange ausgeführte Hub wird somit in ein Schwenken des Hebels 131 umgewandelt und nachfolgend mittels des Verhältnisses der Hebelarme in Bezug auf den Drehpunkt in einen entsprechenden Hub der Schließeinrichtung 5, die um eine vorausgewählte Entfernung vom Ventilsitz 6 verschoben wird, um so die Modulation des Abgabedrucks und folglich der Durchflussrate des abgegebenen Gases zu ermöglichen.
Um die Funktion der Modulation des Drucks abzuarbeiten, ist die Schließeinrichtung 5 ebenso mit einer Spitzbogenform 151 versehen, die sich koaxial innerhalb des Ventilsitzes 6 und derart erstreckt, dass sie einen ringförmigen Gasauslassabschnitt mit einer Größe, die dem axialen Hub der Schließeinrichtung 5 entspricht, festlegt. Vorzugsweise ist die Schließeinrichtung 5 mit einem doppelten Spitzbogenprofil ausgestattet, wobei sich eines als Verlängerung des anderen erstreckt, um einen größeren Grad an Modulation des Abgabedrucks zu ermöglichen. Die Schließeinrichtung 5 wird so verschoben, dass sie den Ventilsitz 6 entgegen einer Feder 146, die gegen einen Federhalter 147 anliegt, der mittels einer Schraube 148 mit einem an sich herkömmlichen Aufbau einstellbar ist, schließt.
Wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, die eine Unterbrechung des Ventilsitzes 6 erfordern, wird die Stromzufuhr zur Magnetspule 141 unterbrochen, und folglich wird der bewegliche Läufer 143 durch die elastische Wirkung des Federsystems 144 so geschoben, dass der Hebel 141 mit der Stange 122 um seinen Drehpunkt geschwenkt wird und die Schließeinrichtung 5 so verschoben wird, dass sie den Sitz 6 schließt, unabhängig von der axialen Position der Betätigungsstange 122.
Somit arbeitet das Modulationsventil 104 auch in diesem alternativen Ausführungsbeispiel, zusätzlich zur Modulationsfunktion, die Funktion einer Sicherheitsunterbrechung des Gasdurchgangs 1a durch den Sitz 6 ab. Wie im Beispiel der 1, erhält das Modulationsventil 104 somit einen Befehl zur Schließung.
Das Federsystem 144 ist so ausgewählt, dass es Abmessungen und eine elastische Konstante in solcher Weise aufweist, dass es in der Lage ist, die Schließung der Schließeinrichtung 5 gegen den Ventilsitz 6 zu garantieren, beginnend von jeder Position, die vom Hebel 131 und somit von der Betätigungsstange 122 während der Modulationsfunktion erreicht wird.
Es sei ebenfalls angemerkt, dass die Vorsehung des Gestänges 109 bei passender Auswahl des Verhältnisses der Hebelarme 131 ermöglicht, den Gewindevorschub der Schrauben/Schraubenmutter-Verbindung (zwischen Stange und Rotor) in Übereinstimmung mit dem Hub der Schließeinrichtung 5 zu erhöhen, in Bezug auf die Lösung mit der direkten Verbindung in 1. Dadurch garantiert dieses alternative Ausführungsbeispiel der Erfindung eine wirksame Betätigung auch in den Anfangsphasen des Motors 26 und insbesondere bei der Umkehr der Bewegung der Stange 122 aufgrund des geringeren Startdrehmoments dank der Auswahl des Vorschubs der Schrauben/Schraubenmutter-Verbindung.
Zusätzlich ist es durch das Gestänge 109 mit einem passenden Verhältnis der Hebelarme möglich, eine größere Auflösung bei der Positionierung der Schließeinrichtung 5 zu erhalten, mit einer daraus folgenden größeren Genauigkeit der Modulation des Drucks und der abgegebenen Durchflussrate.
Ein weiterer Vorteil, der durch diese Variante erhalten wird, resultiert aus der Tatsache, dass die Wicklung der Magnetspule der zweiten elektromagnetischen Aktuatoreinrichtung starr mit dem feststehenden Teil der Ventileinheit verbunden ist, was die Stromversorgung derselben erleichtert.
3 bis 6 zeigen ein zweites alternatives Ausführungsbeispiel der Ventileinheit gemäß der Erfindung, insgesamt mit 200 bezeichnet, und in denen Teile analog zu denjenigen der vorhergehenden Beispiele mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Ventileinheit 200 unterscheidet sich von der Einheit 100 dadurch, dass die erste motorgetriebene Aktuatoreinrichtung angeordnet ist, um, zusätzlich zur Schließeinrichtung 5, auch eine zweite Schließeinrichtung 205 zum Schließen und Öffnen eines entsprechenden Ventilsitzes 206 zu steuern.
Die Stange 122 ist funktionsfähig mit den Schließeinrichtungen 5, 205 über ein Paar von entsprechenden Gestängen 109, 109' verbunden, die vom Aufbau und der Funktion her äquivalent zu dem im Beispiel der 1 beschriebenen Gestänge sind, und auf diese sei für eine genaue Beschreibung verwiesen. Zur weiteren Vereinfachung sind die Einzelheiten des Gestänges 109' mit den gleichen Bezugszeichen wie die Einzelheiten des Gestänges 109 bezeichnet, aber unter Hinzufügung eines Strichs.
Es sei angemerkt, dass die Hebel 131, 131' am gleichen Körper 230 angelenkt sind, der starr mit dem freien Ende der Stange 122 verbunden ist.
Die Schließeinrichtung 205 ist von der Funktion her analog zur Schließeinrichtung 9 des Beispiels der 1 und führt im Prinzip die Funktion der EIN/AUS-Unterbrechung des Gasdurchgangs durch. Sie ist stromaufwärts des Modulationsventils 104 angeordnet und wird so gedrängt, dass sie den Sitz 206 durch eine Feder 207 schließt, wobei dieser Aufbau in keinem Fall einschränkend ist und die Schließeinrichtung 205 alternativ analog zur Schließeinrichtung 9 der 1 hergestellt werden kann.
Das Bezugszeichen 140' bezeichnet eine dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung, die von Aufbau und der Funktion her äquivalent zur zweiten Aktuatoreinrichtung 140 des vorhergehenden Beispiels ist, die auf das zweite Gestänge 109' in der Weise wirkt, wie oben unter Bezugnahme auf die zweite elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 140 beschrieben wurde.
In 3 ist die Ventileinheit 200 in einer ersten Nichtbetriebs-Position gezeigt, in welcher die Schließeinrichtungen 5, 205 so gedrängt werden, dass sie die jeweiligen Ventilsitze mit Unterbrechung des Gasdurchgangs 1a schließen. In dieser Position sind die zweite und die dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 140, 140' stromführend, aber die jeweiligen beweglichen Läufer 143, 143' liegen außerhalb des Einflussbereichs der Magnetisierung des jeweiligen Luftspalts und werden deshalb nicht in Richtung zum feststehenden Kern 142, 142' des Elektromagneten angezogen. Die beweglichen Läufer drängen die Schließeinrichtungen 5, 205 mittels der Federsysteme 144, 144' in die Schließposition.
Beginnend von dieser Position wird die Betätigungsstange 122 durch Drehbetätigung des Motors 26 von der Oberfläche 128 weg verschoben, mit nachfolgendem Schwenken der Hebel 131, 131' um die Gelenkpunkte mit der entsprechenden Schließvorrichtung. Das Schwenken bewirkt die Annäherung der beweglichen Läufer 143, 143' an die entsprechenden feststehenden Kerne 142, 142', und durch die Wirkung der elektromagnetischen Anziehung findet eine Sicherung der Läufer an den Elektromagneten statt, wie in der Betriebsposition in 4 gezeigt.
Aus dieser Position ermöglichen die Drehbetätigung des Motors 26 und das nachfolgende axiale Gleiten der Stange 122, die Öffnung der Schließeinrichtungen 5, 205 zu regulieren, indem die Funktionen der Regulierung und Modulation des Drucks und der abgegebenen Durchflussrate durchgeführt werden. Es sei angemerkt, dass mit einer einzelnen motorgetriebenen Aktuatoreinrichtung die gleichzeitige Steuerung des Schließeinrichtungen 5, 205 erhalten wird, die erste für die Funktion des Öffnens/Schließens des Gasdurchgangs und die zweite auch für die Modulationsfunktion. In dieser Position werden die Drehpunkteinrichtungen 133, 133' in einer festen Position in Bezug auf die feststehende Struktur 129 gehalten und die Hebel 131, 131' werden bei der Steuerung der entsprechenden Schließeinrichtung um die entsprechende Drehpunkteinrichtung geschwenkt (5). In 6 ist die Einheit 200 in der Position der maximalen Öffnung der Schließeinrichtung 5 gezeigt, wobei die Stange 122 am Hubende-Anschlag 128 anliegt.
Wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, welche die Unterbrechung des Gasdurchflusses durch den Durchgang 1a erfordern, und dadurch die Schließung der Schließeinrichtung 5, 205 erforderlich ist, wird die Stromzufuhr zu den Magnetspulen 141, 141' unterbrochen und in Folge dessen werden die beweglichen Läufer 143, 143' von den Federsystemen 144, 144' gedrängt, jeden entsprechenden Hebel 131, 131' um deren Gelenkpunkte mit der Stange 122 zu schwenken, um so die entsprechende Schließeinrichtung 5, 205 zu veranlassen, den entsprechenden Ventilsitz 6, 206 unabhängig von der axialen Position der Betätigungsstange 122 zu schließen. Die Sicherheitsschließung beider Schließeinrichtungen 5, 205 ist somit sichergestellt, beginnend von jeder Position, die von der Stange 122 während des Betriebs der Ventileinheit erreicht wird.
Ein weiterer Vorteil, der durch dieses alternative Ausführungsbeispiel erzielt wird, liegt in der Tatsache, dass beide Ventile der Einheit von einem einzelnen motorgetriebenen Aktuator mit folglich begrenztem Energieverbrauch gesteuert wird, was es weiter ermöglicht, eine Zufuhr mit einer Batterie oder mittels Schaltkreisen zum Erzeugen von Energie intern mit einer Thermosäule oder Brennstoffzelle bereitzustellen. Dies wird in vorteilhafter Weise auch durch die Tatsache ermöglicht, dass die verwendeten Elektromagneten ausschließlich die Funktion von haltenden Elektromagneten aufweisen, mit daraus folgenden niedrigen Verbrauchswerten und verringerter Zufuhrleistung.
Die erfindungsgemäße Bereitstellung eines Schrittmotors für die Modulationssteuerung macht es ferner möglich, den Energieverbrauch insoweit zu begrenzen, als der Motor Energie ausschließlich in Phasen des Durchgangs von einer Modulationsregulierung zur nächsten absorbiert und deshalb keinen ständigen Energieverbrauch aufweist, wie derjenige, der in den bekannten Lösungen zu finden ist, die keine solchen Aktuatoren mit Schrittmotoren vorsehen.
7 bis 10 zeigen ein drittes alternatives Ausführungsbeispiel der Ventileinheit gemäß der Erfindung, insgesamt bezeichnet mit 300, und in denen Einzelheiten analog zu denjenigen der vorhergehenden Beispiele mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Ventileinheit 300 unterscheidet sich von der Einheit 200 im Prinzip dadurch, dass die erste motorgetriebene Aktuatoreinrichtung 26, 122 ohne Zwischenschaltung irgendeines Gestänges direkt auf die zweite Schließeinrichtung 205 wirkt. Genauer gesagt ist die zweite Schließeinrichtung 205 koaxial zur Betätigungsstange 122 des Motors 26 sowie zur dritten elektromagnetischen Aktuatoreinrichtung 140', wie in 7 dargestellt.
Das Bezugszeichen 301 bezeichnet eine Anschlagfläche, gegen welche die Betätigungsstange 122 mittels des Körpers 230 anliegt, der das Gestänge 109 durch ein Gelenk verbinden kann.
Gemäß dem Aufbau dieser Variante der Erfindung ist die zweite Schließeinrichtung 205 in der Ventileinheit in einer solchen Weise befestigt, dass sie verschoben wird, um so den entsprechenden Ventilsitz 206 in der gleichen Richtung wie die Durchflussrichtung des Gases, das durch die Zuführöffnung 2 zugeführt wird, zu schließen. Das Ergebnis ist, dass die Schließung der Schließeinrichtung 205 zugunsten des Gases stattfin det, in dem Sinne, dass die Schließeinrichtung selbst gedrängt wird, um den entsprechenden Ventilsitz zu schließen, nicht nur durch die elastische Kraft des elektromagnetischen Aktuators 140', sondern auch durch die Mitwirkung des Drucks des Gases, das in der Zuführleitung vorhanden ist.
In 7 ist die Ventileinheit 300 in einer ersten Nichtbetriebs-Position gezeigt, in welcher beide Schließeinrichtungen 5, 205 so gedrängt werden, dass sie die entsprechenden Ventilsitze mit Unterbrechung des Gasdurchgangs 1a schließen. In dieser Position sind die zweite und die dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 140, 140' stromführend, aber die entsprechenden beweglichen Läufer 143, 143' sind außerhalb des Einflussbereichs der Magnetisierung des entsprechenden Luftspalts und werden deshalb nicht in Richtung zum entsprechenden feststehenden Kern 142, 142' des Elektromagneten angezogen. Die beweglichen Läufer drängen die Schließeinrichtungen 5, 205 mittels der Federsysteme 144, 144' in die Schließposition.
Beginnend von dieser Position wird die Betätigungsstange 122 durch die Drehbetätigung des Motors 26 verschoben, um die Schließeinrichtung 205 axial gegen die elastische Wirkung des Federsystems 144' zu drängen, indem der bewegliche Läufer 143' näher zum entsprechenden feststehenden Kern 142' gebracht wird, was die Feststellung des Läufers am Elektromagneten und die Öffnung des Ventilsitzes 206 bewirkt, wie in 8 dargestellt. Während dieses Läuferhubs wird der Hebel 131 um den Gelenkpunkt mit der entsprechenden ersten Schließeinrichtung 5 geschwenkt.
Aus dieser Position (8) ermöglicht die Gegendrehbetätigung des Motors 26 mit dem daraus folgenden axialen Gleiten der Stange 122 weg von der Anschlagfläche 301 dem Hebel 131, um den Gelenkpunkt mit der ersten Schließeinrichtung geschwenkt zu werden, was die Feststellung des Läufers 143 an dem entsprechenden feststehenden Kern 142 bewirkt, wie in 9 dargestellt. Aus dieser Position ermöglichen die Drehbetätigung des Motors 26 und das daraus folgende axiale Gleiten der Stange 122, die Öffnung der ersten Schließeinrichtung 5 zu regulieren, indem die Funktionen der Regulierung und Modulation des Drucks und der abgegebenen Durchflussrate durchgeführt werden (10). Es sei angemerkt, dass die Öffnung der Schließeinrichtungen 5, 205 der Reihe nach und nicht gleichzeitig, wie in der Ventileinheit 200, erfolgt.
Wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, welche die Unterbrechung des Gasdurchflusses durch den Durchgang 1a erfordern, und dadurch die Schließung der Schließeinrichtungen 5, 205 erforderlich ist, wird die Stromzufuhr zu den Magnetspulen 141, 141' unterbrochen und in Folge dessen werden die beweglichen Läufer 143, 143' von ihren jeweiligen Federsystemen 144, 144' gedrängt. Insbesondere wird der Hebel 131 um den Gelenkpunkt mit der Stange 122 geschwenkt, um so die entsprechende Schließeinrichtung 5 zu veranlassen, den entsprechenden Sitz 6 zu schließen, während die zweite Schließeinrichtung 205 direkt gedrängt wird, den entsprechenden Sitz 206 zu schließen. Es sei angemerkt, dass in dieser Phase die Schließung der Ventilsitze 6, 206 unabhängig von der axialen Position der Betätigungsstange 122 erfolgt, wodurch die Sicherheitsschließung beider Schließeinrichtungen 5, 205 sichergestellt wird, beginnend von jeder Position, die von der Stange 122 während des Betriebs erreicht wird.
Da die Öffnung der Ventilsitze nacheinander auftritt, ist es in vorteilhafter Weise möglich, in diesem alternativen Ausführungsbeispiel eine Hilfsöffnung 302 zur Verbindung mit z. B. einem Zündbrenner, der in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, vorzusehen. Diese Öffnung 302 steht mit einer Kammer 303 des Durchgangs 1a, in dem die Ventilsitze 6, 206 vorgesehen sind, in Verbindung.
11 bis 13 zeigen ein viertes alternatives Ausführungsbeispiel der Ventileinheit gemäß der Erfindung, insgesamt mit 400 bezeichnet, und in welchen Einzelheiten analog zu denjenigen der vorhergehenden Beispiele mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Ventileinheit 400 unterscheidet sich von der Einheit 200 im Prinzip dadurch, dass die dritte elektromagnetische Aktuatoreinheit 140' auf der gegenüberliegenden Seite relativ zum Hebel 131' in Bezug auf die in der Einheit 200 angenommene Konfiguration angeordnet ist. In der Einheit 400 sind deshalb die zweite und die dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung 140, 140' in symmetrisch gegenüberliegenden Positionen in Bezug auf eine theoretische Ebene der Eingrenzung der Gestänge 109, 109' befestigt, wie in 11 dargestellt.
Weiterhin ist die zweite Schließeinrichtung 205 analog zum vorhergehenden Beispiel in der Einheit 400 in einer solchen Position angeordnet, dass sie verschiebbar ist, um den Ventilsitz 206 zugunsten des Gases zu schließen, d. h. mit einem Hub zum Schließen des Ventilsitzes in der gleichen Richtung wie die Durchflussrichtung des Gases, das durch die Zuführöffnung 2 zugeführt wird.
In 11 ist die Einheit 400 in einer ersten Betriebsposition gezeigt, in welcher beide Schließeinrichtungen 5, 205 gedrängt werden, um die entsprechenden Ventilsitze mit Unterbrechung des Gasdurchgangs 1a zu schließen, und in welcher der dritte elektromagnetische Aktuator 140' mittels eines Hubs der Betätigungsstange 122 des Motors derart befestigt wurde, dass der bewegliche Läufer 143' näher zum entsprechenden feststehenden Kern 142' gebracht wird, um den beweglichen Läufer am entsprechenden Elektromagneten festzustellen.
Aus dieser Position ermöglicht die Gegendrehbetätigung des Motors 26, mit dem daraus folgenden Gleiten der Betätigungsstange 122 weg von der Oberfläche 128, einerseits, den Hebel 131' um den Drehpunkt 133' zu schwenken, wodurch die Öffnung des ersten Ventilsitzes 206 bewirkt wird, und andererseits, den Hebel 131 um den Gelenkpunkt mit der ersten Schließeinrichtung 5 zu schwenken, wodurch die Annäherung des beweglichen Läufers 143 zum entsprechenden feststehenden Kern 142 mit der daraus folgenden Feststellung der zweiten elektromagnetischen Aktuatoreinrichtung 140 bewirkt wird (12). Es sei angemerkt, dass in dieser Betriebsposition, mit der Befestigung beider elektromagnetischer Aktuatoren, der zweite Ventilsitz 206 geöffnet ist, währen der erste Sitz 6 immer noch von der entsprechenden Schließeinrichtung 5 unterbrochen ist, um so auch in diesem Beispiel eine Öffnung der Schließeinrichtungen der Reihe nach zu bewirken.
Aus dieser Position ermöglicht die weitere Drehbetätigung des Motors 26 mit dem daraus folgenden axialen Gleiten der Betätigungsstange 122 die Öffnung des ersten Ventilsitzes 6 und die Regulierung der Öffnung der beiden Schließeinrichtungen 5, 205 durch Durchführen der Operationen der Regulierung und Modulation des Drucks und der abgegebenen Durchflussrate (13).
Wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, welche die Unterbrechung des Gasdurchflusses durch den Durchgang 1a erfordern, und deshalb die Schließung der Schließeinrichtung 5, 205 erforderlich ist, wird die Stromzufuhr zu den Magnetspulen 141, 141' unterbrochen und folglich werden die beweglichen Läufer 143, 143' von ihren jeweiligen Federsystemen gedrängt. Insbesondere werden beide Hebel 131, 131' um ihre Gelenkpunkte mit der Stange 122 geschwenkt, um so jede entsprechende Schließeinrichtung 5, 205 zu veranlassen, den entsprechenden Ventilsitz 6, 206 zu schließen. Auch in diesem Fall tritt die Unterbrechung der Ventilsitze unabhängig von der axialen Position der Betätigungsstange 122 auf, wodurch eine Sicherheitsschließung beider Schließeinrichtungen sichergestellt wird, beginnend von jeder Position, die von der Stange 122 während des Betriebs erreicht wird.
Dank der aufeinanderfolgenden Öffnung der Schließeinrichtungen 5, 205 ist es in vorteilhafter Weise möglich, auch in diesem alternativen Ausführungsbeispiel eine Hilfsöffnung 402 für die Verbindung mit z. B. einem Zündbrenner vorzusehen, in welchem diese Öffnung mit einer Kammer 403, die im Gasdurchgang 1a vorgesehen ist, in Verbindung steht und in welchem die Ventilsitze 6, 206 offen sind.
Ein weiterer Vorteil, der mit diesem alternativen Ausführungsbeispiel erzielt wird, liegt darin, dass man in der Lage ist, eine gleichzeitige Regulierung beider Abschnitte der Ventilsitze 6, 206 zu erhalten, wodurch eine bessere Möglichkeit und größere Genauigkeit der Regulierung und Modulation des Drucks und der abgegebenen Durchflussrate erreicht wird.
14 bis 16 zeigen ein fünftes alternatives Ausführungsbeispiel der Ventileinheit der vorliegenden Erfindung, insgesamt mit 500 bezeichnet, und in welchen Einzelheiten analog zu denjenigen der vorhergehenden Beispiele mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Ventileinheit 500 unterscheidet sich von der Einheit 200 im Prinzip dadurch, dass die Positionierung der zweiten Schließeinrichtung 205 und der dritten elektromagnetischen Aktuatoreinrichtung 140' relativ zu den jeweiligen Gelenkpunkten mit dem Gestänge 109' wechselseitig umgekehrt ist. Genauer gesagt ist die zweite Schließeinrichtung 205 mit der Drehpunkteinrichtung 133' verbunden und ist in der Einheit 500 in einer solchen Position befestigt, dass sie verschiebbar ist, um so den Ventilsitz 206 zugunsten des Gases zu schließen, das heißt mit einem Sitzschließhub in der gleichen Richtung wie die Fließrichtung des Gases, das durch die Zuführöffnung 2 zugeführt wird.
Weiterhin reflektieren die elektromagnetischen Aktuatoren 140, 140' die umgekehrte Positionierung in Bezug auf die Gestänge 109, 109', die in der Konfiguration der Einheit 400 vorausgesetzt sind.
In 14 ist die Einheit 500 in einer ersten Nichtbetriebs-Position gezeigt, in der beide Schließeinrichtungen 5, 205 gedrängt werden, die entsprechenden Ventilsitze mit der Unterbrechung des Gasdurchgangs 1a zu schließen.
Aus dieser Position ermöglicht die Drehbetätigung des Motors 26, mit dem daraus folgenden axialen Gleiten der Betätigungsstange 122 weg von der Oberfläche 128, beide Hebel 131, 131' um die entsprechenden Drehpunkteinrichtungen 133, 133' zu schwenken, wobei jeder bewegliche Läufer 143, 143' näher zum entsprechenden feststehenden Kern 142, 142' gebracht wird, bei nachfolgender gleichzeitiger Feststellung der beiden elektromagnetischen Aktuatoren 140, 140'. In dieser Phase bleiben die Ventilsitze 6, 206 durch die entsprechende Schließeinrichtung 5, 205 unterbrochen.
Aus dieser Position ermöglicht die Gegendrehbetätigung des Motors 26 mit dem entsprechenden axialen Gleiten der Stange 122 mittels Schwenken der Hebel um die Gelenkpunkte mit der entsprechenden Schließeinrichtung die gleichzeitige Öffnung der Ventilsitze 6, 206, um die Funktionen der Regulierung und Modulation des Drucks und der abgegebenen Durchflussrate durchzuführen (13).
Wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, welche die Unterbrechung des Gasdurchflusses durch den Durchgang 1a erfordern, und deshalb die Schließung der Schließeinrichtungen 5, 205 erforderlich ist, wird die Stromzufuhr zu den Magnetspulen 141, 141' unterbrochen und folglich werden die beweglichen Läufer 143, 143' von den entsprechenden Federsystemen 144, 144' gedrängt. Das Ergebnis ist, dass die Hebel 131, 131' um ihre Gelenkpunkte mit der Stange 122 geschwenkt werden, um so jede Schließeinrichtung 5, 205 zu verschieben, um den entsprechenden Ventilsitz 6, 206 zu schließen. Auch in diesem Fall tritt die Unterbrechung der Ventilsitze unabhängig von der axialen Position der Betätigungsstange 122 auf, wodurch eine Sicherheitsschließung beider Schließeinrichtungen sichergestellt wird, beginnend von jeder Position, die von der Stange 122 während des Betriebs erreicht wird.
17 bis 19 zeigen ein sechstes alternatives Ausführungsbeispiel der Ventileinheit gemäß der Erfindung, insgesamt mit 600 bezeichnet, und in welchen Einzelheiten analog zu denjenigen der vorhergehenden Beispiele mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Die Ventileinheit 600 unterscheidet sich von der Einheit 200 im Prinzip dadurch, dass das zweite Gestänge 109' einen zweiten Hebel 131'' umfasst, der sich zum Hebel 131' erstreckt und an diesem mittels eines seiner Enden an einem Gelenkpunkt 601 angelenkt ist. Dieser zweite Hebel 131'' wird außerdem um einen feststehenden Drehpunkt 133'' geschwenkt und ist am gegenüberliegenden Ende an der zweiten Schließeinrichtung 205 angelenkt (17).
Es sei angemerkt, dass auch in diesem Ausführungsbeispiel die zweite Schließeinrichtung 205 in der Einheit 600 in einer solchen Position befestigt ist, dass sie verschiebbar ist, um so den Ventilsitz zugunsten des Gases zu schließen, d. h. mit einem Hub zum Schließen des Ventilsitzes in der gleichen Rich tung wie die Fließrichtung des Gases, das durch die Zuführöffnung 2 zugeführt wird.
In der 17 ist die Einheit 600 in einer ersten Betriebsposition gezeigt, in welcher beide Schließeinrichtungen 5, 205 gedrängt werden, die entsprechenden Ventilsitze mit Unterbrechung des Gasdurchgangs 1a zu schließen.
Aus dieser Position ermöglicht eine erste Drehbetätigung des Motors 26, mit dem daraus folgenden Gleiten der Stange 122 weg von der Oberfläche 128, den Hebeln 131, 131', um den Drehpunkt 133 bzw. den Gelenkpunkt 601 geschwenkt zu werden, wodurch die Annäherung jedes Läufers 143, 143' zum entsprechenden feststehenden Kern 142, 142' bewirkt wird, mit der gleichzeitigen Feststellung beider elektromagnetischer Aktuatoreinrichtungen 140, 140'.
In dieser Phase sind die Ventilsitze durch die entsprechende Schließeinrichtung 5, 205 unterbrochen.
Aus dieser Position ermöglicht eine Gegendrehbetätigung des Motors 26 mit dem entsprechenden axialen Gleiten der Stange 122 durch Schwenken der Hebel 131, 131' und 131'' um die entsprechenden Drehpunkte 133, 133'' und 601 die gleichzeitige Öffnung der Ventilsitze 6, 206, um die Funktionen der Regulierung und Modulation des Drucks und der abgegebenen Durchflussrate durchzuführen (19).
Wenn vorbestimmte Bedingungen auftreten, welche die Unterbrechung des Gasdurchflusses durch den Durchgang 1a erfordern, und deshalb die Schließung der Schließeinrichtungen 5, 205 erforderlich ist, wird die Stromzufuhr zu den Magnetspulen 141, 141' unterbrochen und folglich werden die beweglichen Läufer 143, 143' von ihren entsprechenden Federsystemen 144, 144' gedrängt. Das Ergebnis ist, dass die Hebel 131, 131' um ihre Ge lenkpunkte mit der Stange 122 geschwenkt werden, um so jede Schließeinrichtung 5, 205 zu verschieben, um den entsprechenden Ventilsitz 6, 206 zu schließen.
In dieser Phase wird die zweite Schließeinrichtung 205 durch ein zusammengesetztes Schwenken der Hebel 131 und 131' um den Gelenkpunkt mit der Stange 122 bzw. um den Drehpunkt 133' verschoben. Es sei angemerkt, dass die Unterbrechung der Ventilsitze 6, 206 unabhängig von der axialen Position der Betätigungsstange 122 auftritt, wodurch eine Sicherheitsschließung beider Schließeinrichtungen sichergestellt wird, beginnend von jeder Position, die von der Stange 122 während des Betriebs erreicht wird.

Claims

Modulations-Ventileinheit zum Steuern der Abgabe eines Brenngases, mit einem Gaspfad (1a) zwischen einer Zuführöffnung (2) und einer Abgabeöffnung (3), wobei die Einheit umfasst: – einen ersten Ventilsitz (6) in dem Gaspfad (1a) und eine dem ersten Sitz (6) zugeordnete erste Schließeinrichtung (5), – eine erste Aktuatoreinrichtung (22; 122) für die Steuerung der ersten Schließeinrichtung (5) zum Öffnen und Schließen des ersten Ventilsitzes (6), – eine Motoreinrichtung (26) für die Betätigungssteuerung der ersten Aktuatoreinrichtung und fähig, die Schließeinrichtung (5) zu jeder Zwischenposition mit hoher Positionierungsauflösung zu bewegen, so dass die Modulations-Ventileinheit somit die Modulationsfunktion wie auch die Funktion der Sicherheitsunterbrechung des Durchgangs von Gas durch den Ventilsitz (6) durchführt, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (30; 140) umfasst, die zwischen der ersten Schließeinrichtung (5) und der ersten Aktuatoreinrichtung (22; 122) angeordnet ist, um die erste Schließeinrichtung (5) dazu zu drängen, den ersten Ventilsitz (6) unabhängig von der Betriebsposition der ersten Aktuatoreinrichtung (22; 122) zu schließen, wenn eine vorbestimmte Bedingung auftritt, welche die Unterbrechung des ersten Ventilsitzes (6) erfordert.
Ventileinheit nach Anspruch 1, wobei die Motoreinrichtung einen Gleichstrommotor (26) umfasst.
Ventileinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Motor (26) ein Schrittmotor ist.
Ventileinheit nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Motor (26) ein Motor mit umkehrbarer Drehung ist.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Aktuatoreinrichtung eine Betätigungsstange (22; 122) und eine Schrauben/Schraubenmutter-Verbindung (22a, 23) zwischen dem Rotor (25) des Motors (26) und der Betätigungsstange (22, 122) umfasst, wobei die Stange starr mit der einen oder der anderen der Schraube und Schraubenmutter (22a, 23) verbunden ist.
Ventileinheit nach Anspruch 1, wobei die zweite elektromagnetische Aktuatoreinrichtung einen Elektromagneten mit einem magnetisierbaren, feststehenden Teil (32), das einstückig mit der ersten Aktuatoreinrichtung (22) ist, und einem zweiten, beweglichen Teil (33) umfasst, wobei das zweite Teil starr mit dem feststehenden Teil der ersten Aktuatoreinrichtung verbunden werden kann, als eine Folge einer Stromversorgung des Elektromagneten, entgegen einer elastischen Einrichtung (34), die auf die erste Schließeinrichtung (5) wirkt, um Letztere vorzuspannen, um den ersten Sitz (6) zu schließen.
Ventileinheit nach Anspruch 6, wobei die Stange (22) starr mit dem feststehenden Teil (32) des Elektromagneten verbunden ist.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, umfassend eine Führungseinrichtung (27, 28) zum axialen Führen der Betätigungsstange (22; 122) bei der Steuerung der Schließeinrichtung (5) als ein Ergebnis der Drehung des Rotors (25) um seine eigene Achse.
Ventileinheit nach Anspruch 6 oder 7, wobei das bewegliche Teil (33) des Elektromagneten einstückig mit der ersten Schließeinrichtung (5) ist.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Aktuatoreinrichtung (122) und die erste Schließeinrichtung (5) durch ein erstes Gestänge (109) funktionsfähig miteinander verbunden sind, wobei die zweite elektromagnetische Aktuatoreinrichtung auf das Gestänge (109) wirkt.
Ventileinheit nach Anspruch 10, wobei das erste Gestänge (109) einen Hebel (131) der ersten Art mit ersten und zweiten Gelenkverbindungseinrichtungen jeweils zwischen dem Hebel (131) und der ersten Aktuatoreinrichtung (122) bzw. zwischen dem Hebel und der ersten Schließeinrichtung (5) umfasst, wobei eine Hebelstützepunkteinrichtung (133) mit dem Hebel (131) an einer Zwischenposition davon verbunden ist, um den Hebel bei der Betätigungssteuerung der ersten Schließeinrichtung (5) zu schwenken.
Ventileinheit nach Anspruch 11, wobei die Hebelstützpunkteinrichtung (133) relativ zu einer unbeweglichen Struktur (129) der Ventileinheit beweglich ist.
Ventileinheit nach Anspruch 12, wobei die Hebelstützpunkteinrichtung (133) beweglich in einer Richtung im Wesentlichen parallel zur Richtung der Betätigung der ersten Schließeinrichtung (5) geführt ist.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, wobei der zweite elektromagnetische Aktuator (140) auf die Hebelstützpunkteinrichtung (133) wirkt, um den Hebel (131) in Bezug auf die erste Aktuatoreinrichtung (122) um die erste Gelenkeinrichtung zu schwenken und folglich die erste Schließeinrichtung (5) zu verschieben, um den ersten Sitz (6) unabhängig von der Betriebsposition der ersten Aktuatoreinrichtung (122) zu schließen, wenn die Bedingung auftritt, welche die Unterbrechung des ersten Ventilsitzes (6) erfordert.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, wobei die zweite elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (140) einen Elektromagneten mit einem magnetisierbaren, feststehenden Teil (142) und einem zweiten, beweglichen Teil (143) umfasst, wobei das zweite Teil starr mit dem ersten Teil als eine Folge der Stromversorgung des Elektromagneten verbunden werden kann, wobei das bewegliche Teil (143) starr mit der Hebelstützpunkteinrichtung (133) verbunden ist.
Ventileinheit nach Anspruch 5 und einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, umfassend einen zweiten Ventilsitz (206) in dem Gaspfad (1a) und eine entsprechende, dem zweiten Sitz (206) zugeordnete zweite Schließeinrichtung (205), wobei die erste motorgetriebene Aktuatoreinrichtung (26, 122) direkt auf die zweite Schließeinrichtung wirkt, um Letztere zu steuern, um den zweiten Ventilsitz (206) zu öffnen/schließen.
Ventileinheit nach Anspruch 16, umfassend eine dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (104'), die koaxial zu der zweiten Schließeinrichtung (205) und der Betätigungsstange (122) angeordnet ist, wobei die zweite Schließeinrichtung (205) zwischen der Betätigungsstange (122) und dem dritten elektromagnetischen Aktuator (140') angeordnet ist.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15, ferner umfassend: – einen zweiten Ventilsitz (206) in dem Gaspfad (1a) und eine entsprechende, dem zweiten Sitz (206) zugeordnete zweite Schließvorrichtung (205), wobei die erste und die zweite Schließeinrichtung (5, 205) mittels eines entsprechenden ersten und zweiten Gestänges (109, 109') funktionsfähig mit der ersten Aktuatoreinrichtung (122) verbunden sind, und – eine dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (140'), wobei die zweite und die dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (140, 140') jeweils auf das erste bzw. das zweite Gestänge (109, 109') wirken.
Ventileinheit nach Anspruch 18, wobei jedes der Gestänge (109, 109') jeweils einen Hebel (131, 131') der ersten Art mit jeweils ersten und zweiten Gelenkverbindungseinrichtungen zwischen jedem Hebel und der ersten Aktuatoreinrichtung (122) und zwischen jedem Hebel und der entsprechenden ersten und zweiten Schließeinrichtung (5, 205) umfasst, wobei eine Hebelstützpunkteinrichtung (133, 133') mit jedem jeweiligen Hebel (131, 131') an einer Zwischenposition des Letzteren verbunden ist, um jeden Hebel (131, 131') bei der Betätigungssteuerung der entsprechenden Schließeinrichtung (5, 205) zu schwenken.
Ventileinheit nach Anspruch 19, wobei die Hebelstützpunkteinrichtung (133, 133') jedes Hebels gemäß Anspruch 12 oder 13 bereitgestellt ist.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, wobei jede zweite und dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (140, 140') auf die jeweilige Hebelstützpunkteinrichtung (133, 133') wirkt, um den entsprechenden Hebel in Bezug auf die erste Aktuatoreinrichtung (122) um die entsprechende erste Gelenkeinrichtung zu schwenken und folglich jede Schließeinrichtung (5, 205) zu verschieben, um so den jeweiligen Ventilsitz (6, 206) unabhängig von der Betriebsposition der ersten Aktuatoreinrichtung (122) zu schließen, wenn die Bedingung auftritt, welche die Unterbrechung der Ventilsitze (6, 206) erfordert.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 20, wobei die zweite Schließeinrichtung (205) mit dem entsprechenden Gestänge (109') an der Hebelstützpunkteinrichtung (133') verbunden ist, wobei die dritte elektromagnetische Aktuatoreinrichtung (140') auf das Gestänge (133') auf der gegenüberliegenden Seite der Gelenkverbindung mit der Betätigungsstange (122) in Bezug auf die Hebelstützpunkteinrichtung (133') wirkt.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 18 bis 21, wobei die Steuerung zum Schließen und/oder Öffnen der ersten und zweiten Schließeinrichtung (5, 205) als Begleiterscheinung durch die Betätigung der ersten motorgetriebenen Aktuatoreinrichtung (26, 122) auftritt.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 22, wobei die Steuerung zum Öffnen der ersten und zweiten Schließeinrichtung (5, 205) nachfolgend durch die Betätigung der ersten motorgetriebenen Aktuatoreinrichtung (26, 122) auftritt.
Ventileinheit nach Anspruch 15, umfassend ein Gehäuse (150), in welchem der Gasdurchgang (1a) definiert ist, und eine Abdeckung (149) zum Schließen des Gehäuses, wobei das feststehende Teil (142) des Elektromagneten in der Lage ist, sich durch Magnetisierung am beweglichen Teil (143) zu verankern, das in einen Stück mit der Abdeckung (149) vorgesehen ist.
Ventileinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 24, wobei die zweite Schließeinrichtung (205) mit dem entsprechenden Ventilsitz (206) verbunden ist, um so einen Hub zum Schließen des Sitzes aufzuweisen, der in die gleiche Richtung gerichtet ist, wie die Richtung der Strömung des Gases, das durch den Ventilsitz (206) zugeführt wird.
Ventileinheit nach Anspruch 26, umfassend eine zusätzliche Öffnung (302; 402), die mit einer Kammer (303; 403), die in dem Gasdurchgang (1a) vorgesehen ist und in welcher der erste und der zweite Ventilsitz (6, 206) offen sind, in Verbindung steht.
Ventileinheit nach einem der Ansprüche 19, 20, 23, 25 oder 26, wobei das zweite Gestänge (109') einen ersten Hebel (131') und einen zweiten Hebel (131'') umfasst, die sich von einem zum anderen erstrecken und wechselseitig angelenkt sind, wobei eine Hebelstützpunkteinrichtung (133', 133'') mit jedem jeweiligen Hebel des zweiten Gestänges (109') verbunden ist, wobei die zweite Schließeinrichtung (205) mittels einer Gelenkverbindung mit dem zweiten Hebel (131'') an der gegenüberliegenden Seite des ersten Hebels (131') in Bezug auf die entsprechende Hebelstützpunkteinrichtung (133'') verbunden ist.