-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf neuartige Gassteuerventilgehäuse zur
Verwendung in Verbraucher-, Handels- und Industrieproduktmärkten.
-
BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
-
Seit
langem für
die Steuerung von Gasströmen
bekannt, sind Gasventile seit Jahrzehnten verwendet worden, um die
Strömung
einer Vielzahl gasförmiger
Brennstoffe für
Anwendungsprodukte zu steuern. Derartige Ventile werden verwendet,
um die Strömung
und den Druck von Erdgas und Propan beispielsweise in häuslichen
Konsumentenanwendungen bzw. -geräten,
wie beispielsweise Zentralheizungseinheiten, Raumheizgeräten, Wandheizgeräten, Wasserheizgeräten, Boilern,
Heizöfen
und Außengrillapparaten,
zu regulieren. Zusätzlich
finden Gassteuerventile breite Verwendung in Handels- und Industrieanwendungen.
-
Gasventile
dienen dem Regulieren der Strömung
von Gas von einer unter Druck stehenden Quelle zu beispielsweise
einem nachgeschalteten Gasbrenner. Stark vereinfachte Gasventile
können nur
manuell betriebene Offen- und Geschlossen-Funktionen vorsehen. Technisch ausgereiftere Gasventile
können
jedoch zusätzliche
Regulierungsmerkmale umfassen, wie beispielsweise niedrige, mittlere
und hohe Strömungsstopps
bzw. -haltepunke und können
eine thermostatisch gesteuerte Servomotorbetätigung, Einlass- und Auslassbildschirme, und
Ablassgas- und Vorsteuer- bzw. Pilotfilter umfassen.
-
Um
Gas mit einer Vielzahl von Eingangsdrücken in angemessener Weise
zu steuern, erfordern moderne Gasventile eine Anzahl von Komponenten, um
effektiv und bequem bedienbar zu werden. Gasventilanordnungen erfordern
mindestens eine Ventilspindel, eine Ventilführung, einen Ventilsitz, eine
Betätigerstange,
einen Betätigerknopf,
ein Einlassmittel zur Verbindung mit der Gasversorgung und ein Auslassmittel
zur Verbindung mit dem Brenner. Derartige Anordnungen können ebenfalls
Gasrohrleitungen für einen
Vorsteuer- bzw. Pilotgasstrom, und Druckabfühl membrane, Magnetstrukturen
und Servobetätiger zur
thermostatischen Steuerung des Ventils einsetzen.
-
Typischerweise
ist eine Ventilanordnung in einem Gehäuse verpackt, um die einzelnen
Kompenenten der Anordnung zu enthalten und zu tragen und um eine
strukturelle Aufnahmevorrichtung vorzusehen, mit der das Ventil
an der Anwendung angebracht werden kann. Ventilanordnungsgehäuse wurden
zu diesen Zwecken konfiguriert und wurden häufig aus Metalllegierungen
gebildet. Aluminium und rostfreier Stahl sind ausgewählte Materialien
für derartige
Steuergehäuse
gewesen.
-
Das
Metallgehäuse
wird oft gegossen, um zwei Anschlussstücke zu bilden, und wird nachfolgend
verarbeitet um Präzisionsöffnungen
sowie andere komplizierte Merkmale, wie beispielsweise Sitze zur
Presspassung der Ventilkomponenten vorzusehen. Gastransportdurchlässe zwischen
den Komponenten werden ebenfalls in eine oder mehrere der Gehäuseteile
präzise
hineinverarbeitet. Dichtungsringe bzw. Dichtungen werden zwischen
den ineinandergreifenden Oberflächen
der Gehäuseteile
angeordnet, bevor sie miteinander verbunden werden, um Gasleckage
nach dem Zusammenbau zu vermeiden. Das Dichtungsmaterial wird ebenfalls
verwendet, um die Komponententeile zu dem Gehäuse hin abzudichten.
-
Die
Metallgehäuse
des Standes der Technik werden typischerweise mit Hilfe von Gussformen
gegossen. Derartige Metallgussgehäuse, die häufig aus Aluminium bestehen,
können
gasdurchlässig
sein, wobei die Zusammensetzung des Gussteils etwas porös ist. Wie
es häufig
der Fall ist, wird das Innere des Ventilanordnungsgehäuses von
der Gasquelle unter Druck gesetzt, wodurch eine Druckdifferenz zwischen
dem Inneren und dem Äußeren des
Gehäuses
erzeugt wird. Die poröse
Gussmetallgehäusewand
und/oder die unvollständige
Abdichtung der ineinandergreifenden Oberflächen können Wege für unerwünschte Leckage bilden.
-
Steuerventilgehäuse unterliegen
oft Verbraucherumweltschutzanforderungen, wie beispielsweise AGA,
CGA und Underwriters Laborstories (UL). Ventilanordnungen können beispielsweise
Temperaturnennwerte von zwischen –40 Grad Fahrenheit bis +175
Grad Fahrenheit unterliegen. Die temperaturinduzierte Expansion
und Kontraktion des porösen Gussmetalls
kann ebenfalls verursachen, dass sich eine Druckdifferenz bildet,
was ferner die unerwünschte Übertragung
des Gases durch die poröse Gehäusewand
und/oder durch Wege ermöglicht,
die durch unvollständiges
Abdichten des Gehäuses
und der Komponententeile gebildet werden.
-
Ein
Verfahren zur Rationalisierung der Herstellung von Ventilanordnungen
ist es gewesen, ein einzelnes Ventilanordnungsgehäuse anzupassen,
so dass es eine Vielzahl von Ventilkomponenten aufnimmt. Auf diese
Weise kann eine Vielzahl von Ventilmodellen, von einfachen bis zu
komplexen, die gleichen Gussgehäuseteile
verwenden. Pressgepasste Zumessöffnungen
und Gasstromdurchlässe
können verarbeitet
und verändert
werden, wie es erforderlich ist, und zwar abhängig von der Konfiguration
der einzuführenden
Ventilanordnung. Um eine einfache Ventilanordnung unterzubringen,
kann es beispielsweise erforderlich sein, dass nur eine kleine Anzahl von
pressgepassten Zumessöffnungen
und Gastransportdurchlässen
verarbeitet wird. Um eine kompliziertere Ventilanordnung zu erzeugen,
kann zusätzliches
Verarbeiten an dem Gehäuse
erforderlich sein, um die zusätzlichen
Komponenten vorzusehen und um eine funktionelle Verbindung, wie
beispielsweise Gastransportdurchlässe, zwischen diesen vorzusehen.
-
Das
Verändern
der Prozesse, um eine Produktlinie aus einem einzelnen Metallgehäuseaufbau zu
konstruieren, kann teuer sein, da jedes Gehäuse verarbeitet werden muss,
um zu einem bestimmten Modell und seinen bestimmten Bauelementen
zu passen. Das Wechseln von einer Verarbeitungsprozedur zu einer
anderen, erfordert Verarbeitungsaufbauanpassungen, was Zeit und
Kosten erhöht,
um jedes Gehäuse
zu modifizieren. Zusätzlich
kann das Bearbeiten von nicht gleichartigen Teilen aufgrund von
Veränderungen
in den Verarbeitungsprozeduren von einem Modell zum nächsten bewirken,
dass die Fehlerwahrscheinlichkeit durch Betreiber der Verarbeitungswerkzeuge,
die die spezialisierten Gehäuse herstellen,
erhöht
wird.
-
Ein
weiterer Weg im Stand der Technik, die Herstellung von Ventilsteuergehäusen kostengünstiger
vorzusehen, war das Erzeugen eines standardisierten Gehäuses, dass
die Komponenten einer Vielzahl von Ventilmodellen unterbringt. Das
Gehäuse
ist derart geformt, dass es die komplizierteste Anordnung, die für das Gehäuse erwogen
wird, unterbringt, und wird in der gleichen Weise für sämtliche
Modelle verarbeitet. Modelle, die nicht sämtliche Bauelemente des technisch
ausgereiften Aufbaus erfordern, können mit funktionslosen Dummykomponenten konfiguriert
sein. Alternativ können
unerwünschte Komponenten
und ihre Nachbildungen vollständig weggelassen
werden, und zwar abhängig
von der Konfiguration. Das unnötige
Verarbeiten, das für
die Gehäuse
vereinfachter Modelle und für
Dummyteile erforderlich ist, ist jedoch teuer und verschwenderisch.
Durch Nutzen dieses Ansatzes sind die Ventilsteuerungen einfachen
Aufbaus in Gehäusen
von unnötig übermäßiger Größe, Gewicht
und Kosten verpackt.
-
Gussmetallgehäuse des
Standes der Technik leiden unter zusätzlichen Kostennachteilen.
Während
des Formprozesses verschleißen
Gussformen, die die Metallteile formen, häufig sehr schnell. Ein erhöhter Verschleiß der Gussformen
verringert die Anzahl der Teile in den Abmessungen übereinstimmenden
Teilen, die durch die Gussform erzeugt werden. Durch die geringere
Ausbeute von übereinstimmenden
Teilen, muss die teure Gussform häufiger ersetzt werden. Darüber hinaus
ist das Gewicht des Gussmetallgehäuses typischerweise relativ
schwer, was zu erhöhten
Transportkosten führt,
um die Ventilsteuerung zu versenden, und zwar ob in einer nicht
fertiggestellten oder einer vollständig zusammengebauten Form.
-
Der
Wettbewerb in den Märten
für Steuerventile
ist erheblich. Das Absenken der Produktionskosten in der Steuerventilindustrie,
sei es bei den Materialien, der Anzahl der Teile, der Verarbeitung
oder auf andere Weise, wird energisch durch die Hersteller angestrebt,
um sich Wettbewerbsvorteile zu verschaffen. Derartige Vorteile können in
verringerten Kosten bestehen, die sich in erhöhte Marktanteile umsetzen lassen
und letztlich zu verbesserter Rentabilität führen.
-
US-A-4,993,684 offenbart
ein Ventil für
Strömungsmittel,
das einen Körper
aus geformten bzw. gegossenem synthetischem Harz aufweist, wobei der
Körper
von einem Gehäuse
umgeben ist, welches durch ein extrudiertes Profil erzeugt wurde.
-
Diese
Gehäuse
besitzt Öffnungen,
in welchen Stopfen befestigt sind, die eine Schraubengewindebohrung
besitzen und Verbindungsstücke
bilden, die eine Verbindung des Ventils mit der Rohrleitung ermöglichen.
Verbindungen zwischen den Stopfen und dem Ventilkörper sind
vorgesehen, um einen relativen Versatz zwischen diesen Teilen zu
ermöglichen,
und zwar ohne Dichtungsverlust während
des Versatzes aufgrund der Unterschiede in der Expansion der Glieder
als einer Funktion der Temperatur. Dieses Dokument wurde als Grundlage
für den
Oberbegriff des Anspruchs 1 verwendet.
-
Ferner
wird aufmerksam gemacht auf
GB-A-1
424 855 , die eine pneumatische Ventilanordnung offenbart,
die einen Kolben aufweist, der axial zu einem der beiden Endpositionen
ansprechend auf die Drücke
in den Membrankammern bewegbar ist, wie sie durch Hilfsbelüftungsmittel
gesteuert werden. In beiden Endpositionen wirken eine elastische. Dichtung
auf den Kolben und stationäre
Dichtungen mit den Oberflächen
des Gehäuses
bzw. dem Kolben zusammen, um es zu ermöglichen, dass ein Arbeitsströmungsmittel
von dem Einlass zu einem der beiden Übertragungskanäle strömt und verbrauchtes Arbeitsmittel
von dem anderen Kanal zu einem der beiden Auslässe strömt. Die Kolben- und Membrananordnung
werden in einer der beiden Endpositionen aufgrund der Auswölbungen
in den Membranen und durch die Druckpolster gehalten, die in beiden
Membrankammern aufgebaut sind. Die Polster werden in den Kammern
dadurch gebildet, dass zugelassen wird, dass Arbeitsströmungsmittel
durch diese von dem Einlass durch die Kanäle hindurchströmt und begrenzte
Pfade zwischen einer äußeren Metallhülse und
dem Gehäuse
gebildet sind, der Abfluss des Strömungsmittels aus der Kammer
durch Durchlässe an
die Umgebung in einer Kammer durch das Abdichten des Durchlasses
mit einem Teil der assoziierten Membran und in der anderen Kammer
durch Abdichten der Durchlässe
mit einer Scheibe, die gegen die Dichtungsoberfläche durch den dynamischen Strömungsmitteleffekt
gezogen wird, verhindert wird. Die Kolben- und Membrananordnung
wird zu ihrer alternativen Position bewegt, und zwar durch Öffnen eines
Endes eines geeigneten Durchlasses durch Wegbewegen einer Scheibe
von diesen ansprechend auf Drucksignale, die über die Durchlässe angelegt
werden. Durchlässe
an einer der beiden oder an beiden Enden der Ventilanordnung können mit Durchlässen an
dem anderen Ende ver bunden sein, um den Kolben ansprechend auf das
angelegte erste Signal, oder wenn beide Signale simultan angelegt werden,
ansprechend auf ein bestimmtes Signal, zu bewegen. Alternativ kann
der Kolben vorgespannt sein, um immer zu einem bestimmten Ende zurückzukehren,
wenn das Signal beendet ist. Die Ventilanordnung umfasst eine Sammelleitungsplatte
aus elastischem Material und eine starre Platte. Das Ventilgehäuse weist
kunststoffplattenähnliche
Teile auf, die durch die Metallhülse
zusammengehalten werden.
-
Da
Ventilanordnungen oft eine wesentliche Anzahl einzelner Komponenten
erfordern, können sich
Kostennachteile für
die Hersteller schnell vervielfachen. Um eine Produktlinie von Steuerventilen zu
erzeugen, ist oft das Lagern, Zusammenstellen und Zusammenbauen
einer großen
Anzahl von Komponenten erforderlich. Die Erhöhung der Anzahl der einzelnen
Komponenten bewirkt auch die erhöhte Wahrscheinlichkeit
von Fehlern, verlorener Herstellungszeit, Materialausschuss und
erhöhter
Produktrücksendungen.
-
Was
gebraucht wird, ist ein leichtgewichtiges Ventilsteuergehäuse, das
nicht leckt, eine geringe Zeit bei der Herstellung erfordert und
wirtschaftlich herzustellen und zu transportieren ist. Die vorliegende
Erfindung erfüllt
diesen Bedarf.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung von Ventilsteuergehäusen, und
insbesondere auf solche, die in Verbraucher-, Handels- und Industriemärkten verwendet
werden, um Gassteuerventile aufzunehmen. Die vorliegende Erfindung
umfasst einen gegossenen Kunststoffkörper, der abdichtend durch
ein äußeres Metallgehäuse umgeben ist.
Der Kunststoffkörper
wird geformt bzw. gegossen, um Ventilkomponenten aufzunehmen und
umfasst die notwendigen Gastransportdurchgänge und ein integral darüber gespritztes
Kunststoffdichtungsmittel. Das äußere Metallgehäuse ist
aus einem extrudierten Metallrohr gebildet, das an jedem Ende mit
einer Metallplatte bedeckt ist.
-
Der
gegossene Kunststoffkörper
besitzt einen modularen Aufbau, um variierende funktionelle Komponenten
zu berücksichtigen,
und besitzt ein integral überspritztes
Kunststoffdichtungsmittel, um gegenüber dem Metallgehäuse abzudichten,
um eine unerwünschte
Leckage des Gases zu verhindern. Der Kunststoffkörper passt in das extrudierte
Metallrohr und ist an der Ober- und Unterseite durch Metallplatten
befestigt.
-
Die
vorliegende Erfindung umfasst einen Kunststoffkörper, der in einer Art und
Weise gegossen ist, um Ventilkomponenten aufzunehmen, die für den Betrieb
des jeweiligen Ventilmodells notwendig sind. Eine Vielzahl von Kunststoffkörperkonfigurationen
kann durch Verwendung verschiedener modularer Einspritzformen hergestellt
werden, oder alternativ aus einer einzelnen Form hergestellt werden,
die einen Gesamtkörper
umfasst.
-
Während sie
innen abhängig
vom Modell variieren, werden die äußeren Abmessungen des Kunststoffkörpers gebildet,
so dass sie abdichtend durch das Metallgehäuse eingekapselt sind. Ein
integrales Kunststoffabdichtungsmittel wird über dem Kunststoffkörper gespritzt,
um zu helfen, die unerwünschte
Leckage zu der äußeren Umgebung
hin zu verhindern. Durch Variieren der inneren Konfiguration des
Kunststoffkörpers
durch die Wahl der Einspritzform wird das Problem der hohen Kosten,
die mit dem Guss und dem Einzelfertigen des Metallgehäuses assoziiert
sind, beseitigt. Zusätzlich
weist die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber Konfigurationen
des Standes der Technik auf, die durchwegs in der Gassteuerventilindustrie verwendet
werden.
-
Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Modularität des Kunststoffkörpers. Viele
unterschiedliche Körperkonfigurationen
können
in dem Kunststoffkörper
erzeugt werden, so dass sie in das gleiche extrudierte Metallgehäuse passen,
so dass viele unterschiedliche Funktionen vorgesehen werden, einschließlich, aber
nicht darauf beschränkt,
des direkten Öffnens,
der Pilot- bzw. Zündflamme,
dem Vorsehen von Seitenauslässen,
nicht regulierten Konfigurationen etc. Die vorliegende Erfindung
verringert die Kosten des Herstellens vieler unterschiedlicher Modelle
in einer einzelnen Produktlinie von Steuerungen.
-
Viele
Veränderungen
der Funktionsfähigkeit der
Ventilsteuerungen können
in der Form für
den Kunststoffkörper
vorgenommen werden, ohne Veränderungen
bei dem Zusammenbau oder an den Stücken vorzunehmen, die für den Zusammenbau
eines bestimmten Betriebs außerhalb
des Steuergehäuses verwendet
werden. Zusätzlich
können
bestimmte Komponenten beseitigt werden, indem sie in den Kunststoffkörper integriert
werden, wie beispielsweise Ventilsitze und Dichtungen. Die verringerte
Bauelementmenge sieht einen vereinfachten Zusammenbau und weniger
ausgemusterte Teile aufgrund defekter Installationen vor. Viele
Innenkammern und Durchlässe
ebenso wie zusätzliche
Komponenten werden vorgesehen durch sich unterscheidende Formen
für den
Kunststoffkörper.
Auf diese Weise kann ein Basismodellgehäuse keine zusätzliche
Komplexität
erfordern, um unterschiedliche Versionen der Steuerung vorzusehen.
Ausgereiftere Ventilsteueranordnungen können in einem Kunststoffkörper der gleichen
Außenabmessungen
vorgesehen sein, um in das Metallgehäuse zu passen.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung entsteht durch die verlängerte Lebensdauer
der Form, die verwendet wird, um den Kunststoffkörper zu formen. Dieser Vorteil
manifestiert sich im Vergleich der Kosten, der Abnutzung und der
Nutzungsdauer durch Verwendung von Kunststoff- anstelle von Metalleinspritzformen.
Kunststoffkomponenten, die durch Spritzgießen geformt werden, sind kostengünstiger
als die gleiche Konfiguration, wenn sie in einer Metallform erzeugt
wird, aufgrund der Abnutzung die an der Form durch das Einspritzen
von Metall während
des Formprozesses verursacht wird. Die Fertigungsmittel, die für die Kunststoffeinspritzung notwendig
sind, halten länger
als die gleiche Ausrüstung
die für
die Metallteile verwendet wird und erzeugt den Abmessungen genauer
entsprechende Teile über
eine längere
Zeitdauer hinweg.
-
Noch
ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass wenig
oder keine maschinelle Bearbeitung bei dem Kunststoffkörper notwendig
ist. In dem Stand der Technik müssen
Präzisionszumessöffnungen
und viele andere aufwendige Merkmale maschinell in einem Metallguss
für die
Herstellung einer Gassteuerung bearbeitet werden. Ein Kunststoffkörper kann
in die gewünschte
Konfiguration aus der Form mit den erforderlichen Abmessungsmerkmalen für die Funktionsfähigkeit
geformt werden, und zwar mit, wenn überhaupt, geringem Bedarf,
den Körper maschinell
zu bearbeiten. Die vorliegende Erfindung kann die teuren maschinellen
Bearbeitungsschritte bei der Produktion des Ventilsteuerungsgehäuses beseitigen.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Verringerung
der Anzahl der erforderlichen Teile, um die Ventilsteuerung herzustellen.
Viele kleine Innenkomponenten, die zuvor in einem maschinell verarbeiteten
Metallkörper
mit Presspassungen zusammengebaut werden, können direkt in den Kunststoffkörper integriert
werden. Die über
den Kunststoffkörper
gespritzte Gummidichtung kann beispielsweise integral mit dem Kunststoffkörper sein und
kann in der gleichen Form gebildet werden. Die überspritzten Gummidichtungen
sollten die Verwendung von Dichtungen beseitigen. Ventilschäfte, eingepresste
Zumessöffnungsfüße, und
Ventilsitze und -dichtungen können
ebenfalls in den Kunststoffkörper
integriert werden. Derartige integrale Komponenten können in
der Kunststoffkörperform
geformt, durch Schall eingeschweißt und/oder über den Kunststoffkörper gespritzt
werden.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das verringerte
Gewicht des Gehäuses,
welches im großen
Maße durch
den Kunststoffkörper vorgesehen
ist. Gegossene Aluminiumteile sind beispielsweise wesentlich schwerer
als spritzgegossene Kunststoffteile des gleichen Volumens. Eine
Steuerung leichteren Gewichts erfordert nicht so viel Anbringungshardware
wie eine schwerere Steuervorrichtung, was das Gewicht des Endprodukts
weiter verringert. Ein geringeres Gewicht führt zu verringerten Transportkosten
und Produktkosten.
-
Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung
des Metallgussgehäuses. Die
Verwendung des extrudierten Metallrohrs beseitigt die meisten der
inhärenten
Probleme der Porosität
und potentiellen Leckage, die mit Gussmetallteilen verbunden sind.
Die Verwendung des Kunststoffkörpers
und überspritzter
Gummidichtungen für
die internen Ventilsitze und Gasdurchlässe sollte ebenfalls das Erfordernis
für Dichtungen
verringern oder beseitigen.
-
Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung gemeinsam mit den begleitenden Zeichnungen deutlich
werden, welche beispielhaft die Merkmale der Erfindung darstellen.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1a ist
eine auseinandergezogene Perspektivansicht einer Gasventilsteuerung,
die die vorliegende Erfindung beinhaltet;
-
1b eine
Draufsicht einer Gasventilsteuerung, die die vorliegende Erfindung
beinhaltet;
-
2 ist
eine auseinandergezogene Seitenschnittansicht, die entlang des Abschnitts
A-A der 1b genommen ist;
-
3 ist
eine Seitenschnittansicht, die entlang des Abschnitts A-A der 1b genommen
ist; und
-
4 ist
eine Seitenschnittansicht, die entlang des Abschnitts X-X der 1b genommen
ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Im
Allgemeinen besteht das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung,
wie es in der 1a gezeigt ist, aus einem Gassteuerventilgehäuse, das einen
gegossenen Kunststoffkörper 10,
ein extrudiertes Metallrohr 11, eine obere Metallplatte 21 und
eine untere Metallplatte 23 aufweist. Der Kunststoffkörper umfasst
ebenfalls ein überspritztes
Dichtungsmittel 12, das so positioniert ist, dass es den
Körper
zu dem Gehäuse
hin abdichtet, um unerwünschte
Gasleckage zu verhindern.
-
Der
gegossene Körper,
der in 2 gezeigt ist, ist mit einem Gaseinlassanschluss 14,
einem Gasauslassanschluss 16 und zumindest einem Hohlraum 13 gebildet.
Der Hohlraum ist konfiguriert, um zumindest eine Ventilkomponente
für die
Steuerung der Gasübermittlung
aufzunehmen. Der gegossene Körper 10 kann
aus einem Kunststoff gebildet sein, der beispielsweise 6-6 30% glasgefülltes Nylon, Noryl
1 GTX und/oder Valox aufweist.
-
Im
zusammengebauten Zustand der Steuerung, der in 3 gezeigt
ist, ist die Einlassöffnung 15 im
Wesentlichen gasdurchlässig
und axial ausgerichtet mit dem Gaseinlassanschluss 14 und
die Auslassöffnung 17 ist
im Wesentlichen gasdurchlässig und
axial ausgerichtet mit dem Gasauslassanschluss 16 des gegossenen
Körpers 10.
-
Das
extrudierte Rohr 11, das den gegossenen Körper 10 umgibt,
ist maschinell mit einer Einlassöffnung 15 und
einer Auslassöffnung 17 hergestellt. Gemeinsam
mit der oberen Platte 21 und der unteren Platte 23 bildet
das extrudierte Rohr 11 das Metallgehäuse 9. Der gegossene
Körper 10 wird
in das Rohr eingeführt
und bei der Einlassöffnung 15 und
der Auslassöffnung 17 mit
einem Dichtungsmittel 12 abgedichtet. Die Innenoberflächen des
Rohrs sehen Dichtungsoberflächen
vor und sind so dimensioniert, dass sie die geeignete Kompression
für das
Dichtungsmittel vorsehen. Das Rohr ist aus 6061-T6 Aluminium extrudiert,
kann aber auch aus einer Vielzahl von anderen Materialien gebildet
sein.
-
Das überspritzte
Dichtungsmittel 12 ist zwischen dem gegossenen Körper 10 und
dem Gehäuse 9 positioniert,
das aus dem extrudierten Rohr 11 und den beiden Platten 21 und 23 gebildet
ist, um die unerwünschte Übertragung
von Gas durch das Gehäuse
zu verhindern.
-
Das
Dichtungsmittel ist ein integraler Teil des gegossenen Körpers und
wird direkt auf den gegossenen Körper 10 bei
der Produktion gespritzt und haftet durch eine Kombination mechanischen
und chemischen Bondens, wie es in der Technik bekannt ist, direkt
an dem gegossenen Körper.
Das Dichtungsmittel beseitigt den Bedarf für eine Dichtung, und sieht
eine Dichtung gegenüber
dem extrudierten Rohr 11 bei der Einlassöffnung 15 und
der Auslassöffnung 17 der
Steuerung vor, sowie gegenüber
der oberen Platte 21. Das Dichtungsmittel besteht aus einem
Siliciumkautschukverbundstoff oder aus einem anderen Dichtungsmittelmaterial,
das Fachleuten bekannt ist.
-
Ebenfalls
integral an dem gegossenen Körper 10 befindet
sich ein erster Solenoidventilsitz 57, ein zweiter Solenoidventilsitz 58,
ein Hauptventilsitz 60, ein Hauptventilschaft 34 und
ein Hohlraum 13, um den Durchlass für das Gas durch die Ventilsteuerung
vorzusehen.
-
In 3 und 4 ist
die obere Abdeckungsplatte 21 an dem extrudierten Rohr 11 und
in Dichtungseingriff mit dem Dichtungsmittel 12 über Befestigungsmittel 59 befestigt.
Die obere Platte 21 sieht ebenfalls ein Substrat zur Anbringung
von Komponententeilen der Ventilsteuerung vor. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
sind das erste Solenoidventil 27, das zweite Solenoidventil 29 und
der Reglerschacht 61 auf der oberen Abdeckungsplatte aufgebaut.
Die obere Platte ist gestanzt aus gelöschtem Stahl 1008-1010 Aluminium,
#1F, #5T gerollt, es können
jedoch andere Metalle und Formverfahren verwendet werden, wie sie
in der Technik bekannt sind.
-
Die
untere Platte 23 ist an dem extrudierten Rohr 11 mit
Befestigungsmitteln 59 befestigt. Die untere Platte ist
so geformt, dass sie in dichtendem Eingriff mit der Hauptmembran 71 steht.
Wie in der Technik bekannt, wird die Hauptmembran unter Druck gesetzt,
um ein Anheben in dem Hauptventil 30 zu erzeugen. Die untere
Platte gestanzt aus gelöschtem Stahl
1008-1010 Aluminium, #1F, #5T gerollt, es können jedoch andere Metalle
und Formverfahren verwendet werden, wie sie in der Technik bekannt
sind.
-
Die
Befestigungsmittel 59, die in 1 gezeigt
sind, befestigen die obere Platte 21 und die untere Platte 23 an
dem Rohr 11. Die Befestigungsmittel ermöglichen es, dass die Abdeckungen
den gegossenen Körper 10 einfassen
und das Dichtungsmittel 12 komprimieren, wodurch eine Dichtung
erzeugt wird, um im Wesentlichen die Leckage von Gas an die Umgebung
außer
durch die Einlassöffnung 15 oder
die Auslassöffnung 17 zu
verhindern.
-
Die
Einlassöffnung 15 ist
die Stelle auf dem extrudierten Rohr 11, an der Gas in
das Gehäuse
eintritt. Die Einlassöffnung
besitzt ein Gewinde, um ein Rohr aufzunehmen, welches das Gas zu
der Steuervorrichtung führt.
Die Auslassöffnung 17 ist
die Stelle auf dem extrudierten Rohr, an der das regulierte Gas die
Steuervorrichtung verlässt.
Die Auslassöffnung besitzt
ein Gewinde, um ein Rohr aufzunehmen, welches das regulierte Gas
weg von der Steuerung führt.
-
Der
Auslassgasdruck wird durch die Distanz zwischen dem Hauptventilsitz 60 und
dem Hauptventilkegel 32 reguliert. Der Hauptventilsitz
wird in den gegossenen Körper 10 ultraschallgeschweißt. Das Ultraschallschweißen ermöglicht die
Beseitigung der Befestigungsmittel und sieht eine Dichtung vor,
die einen O-Ring an dieser Stelle beseitigt. Der Hauptventilsitz
besteht zur Schweißkompatibilität aus dem gleichen
Material wie das gegossene Körpereinsatzstück.
-
Der
Hauptventilkegel 32 sieht eine Dichtung gegen den Hauptventilsitz 60 vor,
wenn dieser mit Hilfe der Hauptventilfeder 36 geschlossen
wird. Wenn die Hauptmembran 71 auf ihn einwirkt, erzeugt das
Anheben zwischen dem Hauptventilsitz und dem Hauptventilkegel einen
Druckabfall, da das Gas durch die beschränkte Öffnung strömt, wodurch der Auslassgasdruck
bestimmt wird. Der Hauptventilkegel ist ein überspritztes Stück, das
aus einem 6-6 30% glasgefüllten
Nylonkern und einer Siliciumkautschukverbundstoffdichtung besteht.
-
Die
Hauptventilfeder 36 übt
eine ausreichende Kraft aus, um die Dichtung zwischen dem Hauptventilkegel 32 und
dem Hauptventilsitz 60 herzustellen, und um ebenfalls der
Einwirkung der Hauptmembran 71 auf den Hauptventilkegel
zu widerstehen. Die Hauptventilfeder besteht aus einem rostfreien
Stahlfederdraht.
-
Die
Hauptmembran 71 steuert mechanisch die Anhebung des Hauptventils 30.
Wenn der Druck unter der Hauptmembran durch die Regulatormembran 67 umgeleitet
wird, wird die Hauptmembran angehoben und wirkt physisch auf den
Hauptventilkegel 32 ein, um die Kraft von der Hauptventilfeder 36 zu überwinden,
und um diesen von dem Hauptventilsitz 60 anzuheben. Die
Hauptmembran ist ein überspritztes
Stück,
das aus einem 6-6 30% glasgefülltem
Nylonkern und einer Siliciumkautschukverbundstoffwickelmembran besteht.
-
Die
Spule 25, die in 4 gezeigt
ist, besteht aus einem gewickelten Kupferdraht. Der Draht, aus dem
die Spule 25 besteht ist um den Solenoidspulenkörper 51 gewickelt.
Der Spulenkörper
sieht die mechanische Struktur für
die Spule vor. Der Spulenkörper
besteht aus 6-6 30% glasgefülltem
Nylon oder einem äquivalenten
Material. Wenn eine Wärmeanforderung
an das erste Solenoidventil 27 und das zweite Solenoidventil 29 in
Form von Liefern elektrischen Stroms erfolgt, aktiviert der Solenoid
den ersten Kolben bzw. Plunger 31 und den zweiten Plunger 33 und zieht
diese ein. Die Spule überwindet
die Kräfte
aufgrund des Drucks des Einlassgases und der ersten Ventilfeder 35 und
der zweiten Ventilfeder 37 und hebt die jeweiligen ersten
Ventilkegel 39 und zweiten Ventilkegel 53 an,
um die Solenoidventile 27 bis 29 zu betätigen und
das Strömen
von Gas zu ermöglichen.
-
Die
Solenoidventilfedern 35 und 37 sehen die Vorlast
vor, die für
die Abdichtung zwischen den Solenoidventilkegeln 39 und 53 und
den Solenoidventilsitzen 57 bzw. 58 in dem gegossenen
Körper 10 erforderlich
ist. Die Solenoidventilfedern 35 und 37 bestehen
aus einem rostfreien Stahlfederdraht.
-
Solenoidpolstücke 41 und 45 wirken
als Teil eines Magnetflusspfads, der die Plunger 31 und 33 einzieht.
Die Polstücke
werden maschinell aus einer Eisenstange mit Siliciumkern (2,5%),
weichgeglühtem
bzw. angelassenem Eisen mit Carpenter B-FM-Kern oder einem äquivalenten
Material hergestellt.
-
Die
obere Strömungs-
bzw. Flussplatte 43 wirkt als Teil des Magnetflusspfads
für die
Solenoidventile 27 und 29. Der Magnetfluss, der
die Kraft entwickelt, die die Plunger 31 und 33 einzieht,
muss eine geschlossene Schaltung besitzen. Die obere Flussplatte
dient als die Brücke
für den
Strom, während dieser
von einem Solenoidventil zu dem anderen strömt. Die obere Flussplatte besteht
aus 1008-1010 Stahl #5T, #1F, #3E oder einem äquivalenten Material.
-
Die
untere Flussplatte 49 wirkt als Teil des Magnetflusspfads
für die
Solenoidventile. Der Magnetfluss, der die Kraft entwickelt, die
die Plunger 31 und 33 einzieht, muss eine vollständige bzw.
geschlossene Schaltung besitzen. Wie die obere Flussplatte 43,
wirkt die untere Flussplatte als Brücke für den Strom, während die ser
von einem Slenoid zu dem anderen strömt. Die untere Flussplatte
besteht aus 1008-1010 Stahl #5T, #1F, #3E oder einem äquivalenten
Material. Die geschlossene Schaltung für den Magnetfluss, der die
Kraft entwickelt, die für
das einziehen des Plungers erforderlich ist, strömt in der folgenden Sequenz:
erster Plunger 31, erstes Polstück 41, obere Flussplatte 43,
zweites Polstück 45, zweiter
Plunger 33 und untere Flussplatte 49.
-
Die
Solenoidventilplunger 31 und 33 werden durch die
Spule 25 eingezogen, um die Ventilkegel 39 und 53 von
den Ventilsitzen 57 und 58 abzuheben. Dies ermöglicht die
Betätigung
des Ventils und das Strömen
von Gas. Der Magnetfluss, der durch die Spule erzeugt wird, strömt durch
die Plunger und entwickelt eine Kraft, im Bestreben um den Abstand
zwischen den Plungern 31 und 33 und den Polstücken 41 und 45 zu
schließen.
Die Plunger werden maschinell aus einer Eisenstange mit Siliciumkern
(2,5%), weichgeglühtem
bzw. getemperten Eisen mit Carpenter B-FM-Kern oder einem äquivalenten
Material hergestellt.
-
Die
Solenoidventilkegel 39 und 53 sind mechanisch
an den Plungern 31 und 33 angebracht und sehen
eine Dichtung für
die Ventile gegenüber
dem gegossenen Körper 10 vor.
Die Kraft der Ventilfedern 35 und 37 schiebt die
Ventilkegel in geschlossene Position gegen die Ventilsitze 57 und 58 in
dem gegossenen Körper,
um eine Dichtung zu erzeugen. Die Ventilsitze bestehen aus einem
Siliciumkautschukverbundstoff.
-
Der
Reglerschacht 61 ist auf die obere Abdeckungsplatte 21 angepflockt
und sieht eine mit Gewinde versehen Säule für den Gewindeeingriff mit der
Regulatoranpassungsschraube 63 vor. Der Reglerschacht wird
maschinell aus einer 2011-T3 Aluminiumlegierungsstange hergestellt.
-
Die
Regulatoranpassungsschraube 63 besitzt ein Außengewinde,
das mit dem Innengewinde auf dem Innenumfang des Reglerschachts
zusammenpasst. Die Schraube wird entlang des Schachts auf oder ab
angepasst, um die Kompression der Regulatorfeder 65 zu
verringern oder zu erhöhen.
Dies verändert
die Regulatoreinstellung durch Verändern der Kraft auf die Regulatormembran 67.
Die Regu latoranpassungsschraube besteht aus einem 30% glasgefüllten 6-6
Nylon oder einem äquivalentem Material.
-
Die
Regulatorfeder 65 sieht eine Vorspannungskraft auf die
Regulatormembran 67 vor, um den Steuerungsdruck einzustellen.
Die Regulatoranpassungsschraube 63 stellt die Kompression
für die
Regulatorfeder ein. Die Regulatorfeder besteht aus einem rostfreien
Stahlfederdraht.
-
Die
Regulatormembran 67 führt
den Auslassgasdruck ab und basierend auf dem Betrag der Vorspannungskraft
von der Regulatorfeder 65 wirkt sie als ein Servoventil,
um den Auslassdruck zu erhöhen
oder zu verringern, und zwar durch Steuern des Stroms des Gases
zu der Kammer unter der Hauptmembran 71. Wenn der Auslassdruck
als niedrig abgefühlt
wird, setzt die Membran den Bereich unter der Hauptmembran unter
Druck, um das Anheben des Hauptventils 30 zu erhöhen. Wenn
der Druck als hoch abgefühlt
wird, wirkt die Membran auf ein Verringern dieses Anhebens hin.
Die Regulatormembran besteht aus einem Siliciumkautschukverbundstoff.
-
Während die
Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt wurde, sollte verstanden
werden, dass das vorliegende Ausführungsbeispiel als Darstellung
und Beispiel und nicht als Einschränkung angesehen werden sollte,
wobei der Umfang der Erfindung nur durch die folgenden Ansprüche beschränkt sein
soll.