DE69811956T2 - Sicherheitsvorrichtung zur erkennung von rauchgasströmung in einer abgasleitung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung zum Feststellen bzw. Erfassen eines Abgasstromes im Inneren einer Abgasleitung eines Gasgeräts zur Erzeugung von Warmwasser für sanitäre Zwecke und/oder für die Raumheizung.
• Bei Gasgeräten zur Erzeugung von Warmwasser für sanitäre Zwecke und/oder zur Raumheizung, insbesondere zur Verwendung im Haushalt, ist es von äußerster Wichtigkeit, Sicherheitssysteme vorzusehen, die einen Gaszustrom unterbrechen, falls der Warmwasserbereiter nicht mehr normal funktioniert. Sicherheitsvorrichtungen, welche die Abgasströme in der Abgasleitung erfassen und den Gaszustrom unterbrechen, wann immer der Strom geringer ist als ein vorbestimmter Wert, sind bekannt. Gemäß einigen Systemen eines bekannten Typs, muß eine breite Öffnung an den Abgasleitungen für die Abgase hergestellt werden, die den Durchgang von Hebeln oder anderen Mechanismen zur Betätigung eines traditionellen Schalters ermöglicht, wobei dieser aufgrund der von den Abgasen in der Leitung erreichten hohen Temperaturen, außerhalb der Leitung angeordnet werden muß.
• Das Dokument GB-A-1521380 zeigt ein Sicherheitssystem für gasbefeuerte Heizgeräte, bei dem lediglich ein Flügel, der mit einer Spitze eines Schwenkhebels verbunden ist, in einer Abgasleitung positioniert ist, um einen Abgasstrom eines Brenners zu erfassen. Der Schwenkhebel kann um einen Gelenkpunkt oszillieren, der außerhalb der Abgasleitung positioniert ist; auch ist eine Vorrichtung außerhalb der Abgasleitung positioniert, die ein Signal erzeugen kann zum Entfernen eines Verteilungsgasventils wenn der Druck im Inneren der Abgasleitung geringer ist als ein vorbestimmter Wert.
• Andere Systeme eines bekannten Typs basieren auf der Verwendung von Differentialdruckschaltern und sind daher sehr komplex und teuer, und zwar sowohl aufgrund der Kosten der Komponente selbst, wie auch der Kosten in Bezug auf die Probenahme der erforderlichen Drucksignale.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den Nachteilen im Stand der Technik beizukommen unter Vorsehen insbesondere einer Sicherheitsvorrichtung, die klein genug ist, um leicht und vollständig im Inneren einer Abgasleitung eingebracht werden zu können und bei der ein sicherer und zuverlässiger Betrieb über einen langen Zeitraum sichergestellt ist trotz der aggressiven Einwirkung der Abgase des Warmwasserbereiters. Diese Ziel wird erreicht durch eine Sicherheitsvorrichtung für die Feststellung eines Flusses einer Flüssigkeit bzw. eines Fluids in einer Leitung, insbesondere ein Detektor für den Fluß von Abgasen in der Abgasleitung eines Gaswarmwasserbereiters, mit einem Hauptkörper, der ein bewegliches Element aufweist, das mit Bezug auf den Hauptkörper zwischen zumindest zwei Positionen oszillieren kann, die jeweils einem Fluß der Flüssigkeit entsprechen, der höher und niedriger als ein vorherbestimmter Schwellwert ist, sowie einen Positionswandler, der zumindest die beiden genannten Positionen feststellt und ein Signal erzeugt, das die genannten beiden Positionen anzeigt, wobei der genannte Hauptkörper eine feste Ventileinheit aufweist, die innerhalb der Flüssigkeitsleitung mit einer führenden bzw. vorderen Kante und einer Hinterkante vorspringt und daß das genannte bewegliche Element eine bewegliche Ventileinheit aufweist, die über eine Achse mit der Hinterkante verbunden ist, welche in der Nähe der führenden Kante der festen Ventileinheit in einer Position befestigt ist, die sich im wesentlichen senkrecht zum Auslauf der Flüssigkeit befindet, die durch die Leitung läuft, so daß die bewegliche Ventileinheit und die feste Ventileinheit damit in geschlossener Konfigurierung eine aerodynamische Einheit bilden.
• Wird die Vorrichtung von den Abgasen des Warmwasserbereiters erreicht, so schließt sich in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel das mobile Element an den Trägerkörper an, um damit ein Gehäuse für den Wandler auszubilden und ihn dadurch von der aggressiven Einwirkung der Abgase zu schützen.
• Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Hall-Effekt-Wandler an dem Trägerkörper montiert, der vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich temperaturausgeglichen ist und der die mögliche Nähe einer Magnetplatte erfassen kann, die an dem mobilen Element montiert ist.
• Ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt ein elastisches Element, vorzugsweise eine spiralförmige Biegefeder oder eine sog. Nadelfeder (auch Torsionsfeder genannt), die das mobile Element veranlaßt zu drehen, um es von dem Trägerkörper wegzubewegen falls der Abgasstrom nicht ausreicht oder nicht vorhanden ist.
• Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus der detaillierten Beschreibung eines folgenden, bevorzugten Ausführungsbeispiels unter spezieller Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen, in denen:
• 1 eine perspektivische Ansicht einer Sicherheitsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einer im Alarm offenen Konfiguration ist,
• 2 ein Querschnitt der Sicherheitsvorrichtung gemäß der Linie II-II der 1 ist und
• 3 ein Querschnitt ähnlich dem in 2 ist, wobei die Sicherheitsvorrichtung in der geschlossenen Konfiguration des regulären Betriebs ist.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen ist eine Sicherheitsvorrichtung zum Feststellen von Abgasströmen im Inneren einer Abgasleitung eines Gaswarmwasserbereiters allgemein mit Bezugszeichen 1 bezeichnet und umfaßt eine hohle Trommel 2, die an einem ihrer unteren Teile 2a mit einem ringförmigen Flansch 3 versehen ist zum Zwecke der Montage der Vorrichtung in der Abgasleitung. An der dem Flansch 3 gegenüberliegenden Seite ist die Trommel 2 durch eine Bodenwand 4 verschlossen, von der ein festes Ventil 5 mit einer führenden bzw. vorderen Kante 15 und einer Hinterkante 16 vorsteht.
• Ein hohles Gehäuse 6 ist an der konkaven Innenwand 5a des festen Ventils 5 angeordnet und kommuniziert mit dem inneren Hohlraum der Trommel 2 und ist von der Rückseite 2a der Trommel 2 zugänglich. In dem hohlen Gehäuse 6 ist ein Plättchen 7 zu finden, an dem ein Hall-Effekt-Wandler 8 eines allgemein bekannten Typs fixiert ist, der vorzugsweise jedoch nicht ausschließlich temperaturkompensiert bzw. -ausgeglichen ist. Die Ausgleichsschaltung und die Schaltung und die das mögliche Signal des Wandlers 8 verarbeitende Schaltung ist korrekt derart im Inneren der Trommel 2 angebracht, daß lediglich Leiter (nicht in den Figuren dargestellt) für das elektrische Signal aus der Trommel 2 herausgelangen.
• Eine Welle 9 fluchtet mit und verläuft entlang der führenden Kante 15 des festen Ventils 5 und ein mobiles Element 10 ist an der Welle angelenkt, das grundsätzlich ergänzend ist zu dem festen Ventil 5 und das in seiner in 3 dargestellten geschlossenen Stellung mit dem festen Ventil 5 eine aerodynamische Struktur bildet, die grundsätzlich symmetrisch ist in Bezug auf die ausgebreitete Ebene Y-Y der 2 und 3.
• Eine spiralförmige Biegefeder 11 ist an der Welle 9 positioniert und schiebt das mobile Element 10 in Richtung der in den 1 und 2 dargestellten Öffnungsstellung. Ein Sitz 12 für ein magnetisches Element 13 ist an dem mobilen Element 10 aufgebaut, und zwar in einer longitudinalen Stellung entsprechend der Stellung des Wandlers 8, wobei das magnetische Element 13 fixiert wird durch Verbinden mittels Kleben oder andere bekannte Mittel. Eine Kappe 14, die auf dem Ende der welle 11 angekoppelt ist, verhindert, daß das mobile Element 10 ausgezogen wird und schließt an der Vorderseite die aerodynamische Struktur, die gebildet ist durch das feste Ventil 5 und das mobile Element 10 in der geschlossenen Stellung der 3.
• Mit Hilfe des Flansches 3 wird die Sicherheitsvorrichtung 1 an der Innenwand einer Abgasabgabeleitung eines Gaswarmwasserbereiters montiert. Auf dieser Innenwand der Leitung, innerhalb des abgedeckten Bereichs der Trommel 2, wurde ein kleines Loch hergestellt, um den Durchgang der mit dem Wandler 8 verbundenen Leiter für das elektrische Signal zu ermöglichen. Zu Zwecken erhöhter Sicherheit ist es möglich, eine Dichtung zwischen der Rohrwand und dem Flansch 3 anzuordnen, um die Abgase bzw. abgeführten Rauchgase daran zu hindern, durch die Trommel 2 zu gelangen und aus der Abgasleitung über das kleine Durchgangsloch für die elektrischen Leiter. Die Sicherheitsvorrichtung 1 wird derart montiert, daß die Symmetrieebene Y-Y grundsätzlich parallel zu den abgegebenen Abgasströmen verläuft und derart orientiert, daß die führende Kante 15 zuerst von den Abgasen bzw. Rauchgasen erreicht wird.
• Falls der abgegebene Abgasstrom höher ist als ein vorbestimmter Wert, der als ausreichend in der Designphase angesehen wird, so drücken, bei Verwendung unter normalen Betriebsbedingungen, die Abgase bzw. Rauchgase auf die Außenwand des mobilen Elements 10 gegen die Feder 11, um die Vorrichtung in die geschlossene Ausgestaltung zu bringen, wie sie in 3 dargestellt ist. In dieser Position wird der Hall-Effekt- Wandler 8 von dem durch die Kapsel 13 erzeugten Magnetfeld erreicht und erzeugt dadurch ein elektrisches Feld eines vorbestimmten Wertes, der einen normalen Betriebszustand wiedergibt.
• Falls aus irgendeinem Grund der Strom an Abgasen bzw. Rauchgasen unter einen Schwellwert fällt oder 0 wird, öffnet die Feder 11 das mobile Element, indem sie es in Richtung der in 2 dargestellten Position verschiebt und schiebt dadurch das magnetische Element 13 von dem Wandler 8 weg, der daher ein Signal eines anderen Werts erzeugt, das einen Alarmzustand angibt.
• Die von dem Wandler 8 erzeugten Signale werden von einer Schaltung eines allgemein bekannten Typs verarbeitet, die im Inneren der Trommel 2 positioniert ist und/oder außerhalb der Abgasleitung, die – wenn ein Alarmsignal vorliegt – Alarm- und Sicherheitseinrichtungen aktiviert, beispielsweise indem sie das Ausströmen von Gas unterbricht und/oder akustische, visuelle und ähnliche Signale aktiviert.
• Als Alternative zu dem oben unter Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung erwähnten Hall-Effekt-Wandler 8, kann die Vorrichtung 1 mit Positionswandlern eines unterschiedlichen Typs versehen sein, beispielsweise vom resistiven, kapazitiven, induktiven oder elektromagnetischen Typ. Bei einem alternativen Beispiel eines bevorzugten Ausführungsbeispiels kann das mobile Element 10 an dem rotierenden Schieber eines Potentiometers befestigt sein, der mit dem festen Ventil 5 oder mit der Trommel 2 verbunden ist.
• Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der geringen Anzahl an Komponenten, welche die Sicherheitsvorrichtung ausbilden. Bei Systemen, bei welchen die Y-Y-Ebene vertikal angeordnet und die führende Kante 15 nach unten orientiert positioniert ist, ist es auch möglich, die elastische Wirkung der Feder 11 zu vermeiden, da das Gewicht des beweglichen Ventils und des magnetischen Elementes 13 ausreichend ist, um die Vorrichtung öffnen zu lassen, falls der abgegebene Abgasstrom nicht ausreicht.
• Ein sehr wesentlicher Vorteil des bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das in den Zeichnungen dargestellt ist, besteht darin, daß der empfindliche Teil des Hall-Effekt-Wandlers 8 und alle elektrischen Verbindungen, wie auch die in der Trommel 2 aufgenommene, mögliche Steuerschaltung nie in direkten Kontakt mit den abgegebenen Abgasen bzw. Rauchgasen sind, die andernfalls unter einem chemischen Gesichtspunkt auch diese Komponenten angreifen könnten.

Claims (9)

1. Eine Sicherheitsvorrichtung für die Feststellung eines Flusses einer Flüssigkeit in einer Leitung, insbesondere ein Detektor für den Fluß von Abgasen in der Abgasleitung eines Gaswarmwasserbereiters, mit einem Hauptkörper (2, 5), der ein bewegliches Element (10) aufweist, das mit Bezug auf den Hauptkörper (2, 5) zwischen zumindest zwei Positionen oszillieren kann, die jeweils einem Fluß der Flüssigkeit entsprechen, der höher und niedriger als ein vorherbestimmter Schwellwert ist, sowie einen Positionswandler (8, 13), der zumindest die beiden genannten Positionen feststellt und ein Signal erzeugt, das die genannten beiden Positionen anzeigt, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Hauptkörper (2, 5) eine feste Ventileinheit (5) aufweist, die innerhalb der Flüssigkeitsleitung mit einer führenden Kante (15) und einer Hinterkante (16) vorspringt und daß das genannte bewegliche Element (10) eine bewegliche Ventileinheit aufweist, die über eine Achse (9) mit der Hinterkante (16) verbunden ist, welche in der Nähe der führenden Kante (15) der festen Ventileinheit (5) in einer Position befestigt ist, die sich im wesentlichen senkrecht zum Auslauf der Flüssigkeit befindet, die durch die Leitung läuft, so daß die bewegliche Ventileinheit und die feste Ventileinheit (5) damit in geschlossener Konfigurierung eine aerodynamische Einheit bilden.
2. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionswandler (8, 13) innerhalb der Leitung montiert ist.
3. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der empfindliche Teil des Positionswandlers (8) an der Innenwand (5a) der festen Ventileinheit (5) in einem hohlen Gehäuse (6) befindet, das nur mit der Außenseite der Leitung verbunden ist.
4. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit der Außenseite der Leitung aus dem Hohlraum einer Trommel (2) besteht.
5. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß eines beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Vorrichtungen, die für die Verarbeitung der Signale, die vom Positionswandler (8, 13) erzeugt werden, im Innern der Trommel (2) enthalten sind, die Teil des Hauptkörpers (2, 5) sind.
6. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß eines beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, falls der Positionswandler (8, 13) temperaturempfindlich ist, die Temperatur ausgeglichen wird und die Ausgleichsschaltungen in der genannten Trommel (2) enthalten sind.
7. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß eines beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionswandler (8, 13) einen Halleffektsensor (8) umfaßt.
8. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halleffektsensor (8) auf dem Hauptkörper (5) montiert ist, so daß er die Nähe eines magnetischen Elements (13) feststellen kann, das auf dem beweglichen Element (10) montiert ist.
9. Eine Sicherheitsvorrichtung gemäß eines beliebigen der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie elastische Vorrichtungen (11) aufweist, die zumindest einen Teil des beweglichen Elements (10) in eine vom Hauptkörper (5) entfernte Position zwingt und dem Druck entgegenwirkt, der durch einen Fluß der Flüssigkeit, der niedriger als der vorherbestimmte Schwellwert ist, auf das bewegliche Element (10) ausgeübt wird.