-
Sicherheits- und Regelvorrichtung für gasbeheizte Geräte Die Erfindung
betrifft eine Sicherheits- und Regelvorrichtung für gasbeheizte Geräte mit einem
Membranhauptgasventil und auf dieses über Steuergasleitungen einwirkenden Sicherheitsreglern
und einem von einer Betriebsgröße der Anlage beeinflußten Steuerregler, die durch
Drucksteigerung im Entlüftungssteuerraum des Hauptgasventils dieses zum Schließen
bringen.
-
Bei bekannten Einrichtungen dieser Art verhinderte man durch einen
einstellbaren Anschlag oder eine Umgangsdüse einen gänzlichen Abschluß des Hauptventils,
so daß noch eine'Kleinstgasmenge zum Brenner gelangen konnte. Es konnten hierbei
jedoch bei Vordruckschw ankungen Änderungen der Kleinstgasmenge :eintreten und vor
allem bei mehreren Brennern und Abschalten einer Anzahl Brenner zu große Gasmengen
zu den noch offenen Brennern gelangen.
-
Die Erfindung, die die erwähnten Nachteile beseitigt, besteht nun
darin, .daß die Steuermembran eines in die den Sicherheitsregler (Zündsicherung)
enthaltende Entlüftungsleitung des Hauptgasventils eingeschalteten Ventils in der
Schließrichtung durch eine einstellbare, der Höhe des gewünschten Kleinstdruckes
am Brenner angepaßte Belastung, z. B. eine Schließfeder, sowie dem Hauptventilausgangsdrucke-und
auf der gegenüberliegenden an eine besondere Kammer, von der die den Sicherheitsregler
enthaltende Entlüftungsleitung abgeht, angrenzenden Seite durch eine Öffnungsfeder
derart belastet ist, daß es nach Erreichen einer durch ein regelndes Steuerglied
(Fühlgerät) überwachten Betriebsgröße der Anlage ein Schließen des Hauptgasventils
infolge der Drucksteigerung in dessen Entlüftungssteuerraum nur bis zu einem ein
Rückschlagen der Brenner verhütenden geregelten Kleinstdruck in der Verbrauchsgasleitung
zuläßt, indem es bei dieser Stellung des Hauptgasventils durch seine Öffnungsfeder
infolge des verminderten Hauptventilausgangsdruckes etwas geöffnet wird, jedoch
bei einer Drucksteigerung infolge des Umschaltens des Sicherheitsreglers voll geöffnet
wird; während die Entlüftungsleitung, die das von einer Betriehsgräße abhängige
Steuerglied enthält. ,abgesperrt wird.
-
Ein weiteres Kennzeichen ist darin zu erblicken, daß der Steuerstrom
des Steuergliedes (Fühlgerät), -durch eine Saugdüse strömend, in die Leitung des
Sicherheitsreglers mündet, so daß beim Schließen des Sicherheitsregelv entils der
Steuerstrom und der Gasstrom zum Sicherheitsregler abgesperrt werden, wobei gleichzeitig
ein Öffnen des Kleinstdrucksteuerventils eintritt.
-
Ein weiteres Erfindungsmerkmal ist auch darin zu erblicken, daß ein.
Umschaltventil
und ein vom Verbrauchsdruck gesteuerter Steuerstromhöchstdruckregler,
der bei Überschreiten eines höchsten Regeldruckes die Vordruckleitung mit dem Entlüftungssteuerraum
des Hauptgasventils in Verbindung bringt, damit letzteres weiter geschlossen wird,
als Baueinheit auf dem Hauptventil aufgesetzt sind, und zwar so, daß nur jeweils
eine Anschlußleitung zum Hauptv entilein- und -ausgang und zum Hauptventilsteuerraum
vorgesehen ist. Dabei können die beiden Steuerregler aneinandergrenzen und in einem
Gehäuse vereinigt sein.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet auch bei größten Ventilen
neben einer äußerst genauen Steuerung mit geringem Verstellbereich eine Druckregelung
in Abhängigkeit vom Verbrauchsdruck, ohne daß die Hauptsteuermembran während des
Betriebes einer Dauerbelastung ausgesetzt ist. Die Anlage arbeitet auch bei größten
Hauptventilabmessungen mit den neuartigen Kleinst- und Höchstdruckventilen äußerst
genau.
-
In den Abb. i bis 5 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
grundzügig dargestellt.
-
Bei der Ausführungsform nach Abb. i.ist in die Zuleitung zu den einzeln
abschaltbaren Brennergruppen iu, il', ic. . . ein durch eine Membran 2 gesteuertes
Hauptventil 3 eingeschaltet. Die Hauptmembran 2 wird über den Steuerraum 4 sowohl
von einer Zündsicherung Z als auch von einem Fühlgerät F in Abhängigkeit von einer
Betriebsgröße, z. B. der Temperatur, des Druckes, gesteuert.
-
Der Zündgasstrom gelangt hierbei vom Vordruckraum 5 des Hauptventils
3 über eine Leitung 6, Strahldüse 7 und Leitung 8 zur Zündsicherung Z. Die Zündsicherung
Z_ besteht aus einer das Zündbrennergehäuse nach außen abschließenden Wärmescheibe
9 und aus einem an dieser angesetzten Ventil io, das bei brennender Zündflamme geöffnet
ist. Das Zündventil io befindet sich in einem zweiten Ventilkörper ii, der, wie
noch darzulegen ist, zur Inbetriebsetzung der Anlage dient. Zwischen den beiden
Ventilkörpern io und i i ist eine Feder 12 eingespannt, die zum Ausgleich der Spannungen
in der Wärmescheibe 9 dient.
-
Über dem Hauptv entilsteuerraum d. befindet sich ein Umschaltventil
U. Dieses Umschaltventil ist durch Membranen 14 und 22 in mehrere Kammern 27, i8
und 5o unterteilt.
-
Der Hauptventilsteuerraum d. steht über ein durch die Membran 14 gesteuertes
Ventil 15 mit der Strahldüse 7 in Verbindung. Dieses Ventil 15 ist in der Öffnungsrichtung
mit einer Feder 16 und an der gegenüberliegenden Seite mit einer einstellbaren Belastung,
z_. B. einer von einer Einstellschraube 26 einstellbaren Schließfeder 17, ausgestattet.
Der Hauptventilhinterdruckraum i9 ist durch eine Leitung 2o mit dem über der Membran
14 befindlichen Raum i8 verbunden.
-
Ein von einer Betriebsgröße abhängiges Fühlgerät F ist durch die Leitung
25 mit dem über der Abdichtungsmembran22 befindlichen Raum 5o verbunden. Die beiden
'.,\,l.embranen 14 und 22 sitzen an einer durch sie geführten Hohlspindel an; die
Hohlspindel verbindet den Hauptventilsteuerraum :4 mit dem Raum 5o. Der Raum 5o
ist durch ein Ventil 21 vom Steuerraum q. absperrbar. Das Ventil 21 ist so angeordnet,
daß es beim Schließen des Ventils 15 öffnet, während sinngemäß beim Öffnen des Ventils
21 das Ventil 15 schließt.
-
Der Raum 27 unter der Membran i.1 ist mit der Strahldüse 7 verbunden.
Von der Nebenstromleitung 6 zweigt eine zur Zündsicherung Z führende Leitung
29 ab.
-
Die Wirkungsweise des Hauptventils 3 in Verbindung mit dem Umschaltventil
U ist folgende: Im kalten Zustande ist das Ventil io der Zündsicherung Z geschlossen.
Um die Anlage in Betrieb setzen zu können, wird durch die Betätigung des Stößelknopfes
30 das Ventil io geöffnet; dadurch gelangt Gas aus dem Vordruckraum über die Leitungen
6 und 29 zur Brennerdüse der Zündsicherung Z, an der es entzündet wird. Durch die
brennende Zündflamme beult sich die Wärmescheibe 9 nach innen aus; diese schließt
dadurch nach Loslassen des Stößelknopfes 30 das Ventil i i, läßt aber das
Ventil io geöffnet. Der Zündflamme wird der erforderliche Gasstrom über die vom
Vordruckraum 5 gespeiste Leitung 6, die Strahldüse 7, Leitung 8 und das geöffnete
Ventil io zugeführt.
-
Während der Betätigung des Stößelknopfes 3o an der Zündsicherung ist
das Hduptventil 3 noch geschlossen, weil das Kräfteverhältnis der Federn 16 und
17 in dem Umschaltventil L so gewählt ist, daß der ungedrosselte Gasstrom über die
Leitungen 6i, 29, das Ventil i i, die Leitung 8 und Strahldüse; so lange im öffnenden
Sinne auf die Membran 14 und damit auf das Ventil 15 einwirkt, bis das Anzündventil
i i durch Loslassen des Stößelknopfes 3o geschlossen wird. Es wirkt somit der volle
Vordruck über das geöffnete Ventil 15 auf den Steuerraum d. des Hauptventils 3 ein.
Nach dein Loslassen des Stößelknopfes 3o schließt zunächst das Ventil i i. Damit
entfällt die Wirkung der Leitung 29. Lediglich der über die Leitung 6, Strahldüse
7 und Leitung 8 zum Ventil io geführte Gasstrom erzeugt :durch die Strahldüse ;
einen Unterdruck im Raume 27; aus dem Steuerraum wird ein Teil des vorhandenen
Gases abgesaugt, so daß das Hauptventil 3 sich öffnen
kann, weil
unterhalb der Membran 2 der volle Vordruck herrscht. Das Gas strömt jetzt zu ,den
geöffneten Brennern und wird von der Zündflamme angezündet.
-
Ist die gewünschte Betriebsgröße, z. B. die gewünschte Temperatur
im Raume, noch nicht erreicht, so ist das Ventil des in der Leitung 25 angeordneten
Fühlers ,F voll geöffnet, so daß der Steuerraum q. des Hauptventils 3 entlüftet
wird. Ist die gewünschte Betriebsgröße erreicht, so sperrt das vorgesehene Fühlgerät
F die Leitung 25. Der Gasstrom, der durch die Düse 24 in der Hauptmembran in .den
Steuerraum q: gelangt, kann daher nicht mehr, wie vorher, über die Hohlspindel und
die Leitung z5 ins Freie gelangen. Dies ergibt eine langsame Drucksteigerung im
Steuerraum q., die ein Absinken der Hauptmembran 2 und damit des Ventiltellers 3
bewirkt. Hierdurch wird der Druck im Hinterdruckraum i9 beeinflußt. Sinkt er unter
einen durch die Spannung der Feder 17 bestimmten Kleinstdruck, so wird die Spannung
der Öffnungsfeder 16 größer als die durch die Feierspannung 17 und den Druck im
Raum 18, der durch die Verbindungsleitung 2o dem Drucke im Raume i9 entspricht,
erzeugte Belastung der Membran 1q., so,daß das Ventil 15 öffnet, das vorher beim
vollen Vordruck in den Räumen 18., ig geschlossen war.
-
Durch die auf den Raum 27 ausgeübte Saugwirkung verringert sich bei
geöffnetem Ventil 15 der Gasdruck in dem Steuerraum .4 so, daß der Schließvorgang
.des Hauptventils 3 unterbrochen wird. Die anhaltende Saugwirkung auf den Raurii
27 verringert den Druck im Steuerraum d. noch weiter, so daß schließlich ein Wiederanheben
der Hauptmembran 2 eintritt. Der Druck im Raum i9 steigt wieder an, und zwar so
lange, bis .der im Umschaltventil U eingestellte Kleinstdruck erreicht ist. Wird
der Kleinstdruck überschritten, so überwindet dieser in. Verbindung mit der Kraft
der Schließfeder 17 die Wirkung der Öffnungsfeder 16, so daß sich das Ventil 15
wieder schließt und der Druck im Steuerraum ansteigt. Hierdurch tritt ein erneutes
Absinken der Membran 2 ein, und der Durchgangsquerschnitt des Hauptventils 3 verringert
sich. Auf diese Weise hält das Ventil 15 durch Öffnen und Schließen, je nach dem
Unter- oder Überschreiten des Kleinstdrückes im Raum i9 bzw. 18:, diesen auf einer
vorgeschriebenen, gleichbleibenden Höhe, so daß auch bei mehreren Brennern an jeder
Brennerstelle ein der Brennergröße genau angepaßter, für eine nicht rückschlagende
Flamme ausreichender Kleinstdruck aufrechterhalten bleibt; dies ist auch dann .der
Fall, wenn von mehreren vbrhandenen Brennern einige abgeschaltet sind. Mit der Spanneinrichtung
26 der Feder 17 läßt sich die gewünschte ' Höhe des Kleinstdruckes sehr genau einstellen.
-
Wird die gewünschte Betriebsgröße, z. B. die Raumtemperatur, unterschritten,
so öffnet das Fühlgerät wieder, d. h. der Steuerraum 4. wird über die Hohlspindel
und die Leitung 25 mit der Außenluft in Verbindung gebracht. Durch diese Entlüftung
des Steuerraumes d. wird dem vorhandenen Vordrucke entsprechend das Hauptventil
geöffnet und damit die Brennerleistung entsprechend verstärkt.
-
Erlischt aus irgendeinem Grunde die Zündflamme, so schließt das Zündventil
io, während das Ventil i i der Zündsicherung durch das Erkalten der Wärmescheibe
geöffnet wird. Hierdurch ergibt sich eine Drucksteigerung im Raum 27 unter der Membran
1q.; dadurch wird das Ventil 15 geöffnet und durch die gleichzeitig bewegte Hohlspindel
das Ventil 21 und damit auch die Steuerleitung 25 abgesperrt. Dadurch sind sämtliche
Austrittsstellen der Steuerströme abgeschlossen. Die sich. daraus ergebende, bei
geöffnetem Ventil 15 auf den Hauptventilsteuerraum q. auswirkende Drucksteigerung
bewirkt einen völligen Abschluß .des Hauptventils 3. Die Gaszufuhr zu den Brennern
und zu sämtlichen Nebenstromabbrennstellen ist somit unterbunden.
-
Die Ausführungsform der Abb.2 unterscheidet sich nicht grundsätzlich
von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, sondern lediglich dadurch, daß beim
Umschaltventil U die Abdichtungsmembran 22 in Fortfall kommt, da hierbei der zum
Fühlgerät F über die Leitung 25 geführte Nebenstrom am Unterteil .des Umschaltgehäuses
an einer besonderen :durch das Ventil 21 absperrbaren Kammer So abgenommen wird.
Das Ventil 21 selbst ist durch eine Spindel mit dem Ventil 15
verbunden. An
die Stelle der Hohlspindel der Abb. i ist ein Doppeiventilsitz 5, getreten.
-
Die Ausbildung der Zündsicherung unterscheidet sich gegenüber derjenigen
der Abb. i dadurch, daß eine im umgekehrten Sinne arbeitende Wärmescheibe verwendet
ist. Vom Vordruckraum 5 wird über die Leitung 6 ein Steuerstrom zu einer durch eine
Anzündvorrichtung 36 beherrschten Anzündleitung 37 unter Umgehung des Zündventils
iö im Zündbrennergehäuse geführt. Die Bohrung der Anzündvorrichtung 36 ist gegenüber
der Düse des Zündbrenners so groß gewählt, daß nach Entzünden der Zündsicherung
Z und hierdurch erfolgtem Öffnen des Ventils io noch ein Öffnungsüberdruck im Raum
27 unter der Membran: 14 erhalten bleibt; dadurch wird das Ventil 15 geöffnet und
das Ventil 21 geschlossen, d. h. der volle Vordruck wirkt in schließendem Sinne
auf die Hauptmembran 2 ein; das Hauptventil 3 bleibt, geschlossen. Erst nach Schließen
der Anzündvorrichtung
36 wird durch die Düse 7 eine Saugwirkung
auf den Raum 27 bzw. q. ausgeübt, die ein Öffnen des Hauptventils 3 bewirkt.
-
Im übrigen entspricht die Wirkungsweise der Anordnung nach Abb. 2
vollkommen derjenigen nach Abb. i mit der einen Ausnahme, daß hier beim Ausblasen
und Erkalten, der Zündsicherung kein zusätzlicher Steuerstrom auf den Raum 27 bzw.
Raum .f und damit im schließenden Sinne auf die Hauptmembran einwirkt, da die Anzündvorrichtung
36, tvie vorher erwähnt, die Leitung 37 vollkommen absperrt.
-
Die Anordnung nach der Abb.3 unterscheidet sich vom vorbeschriebenen
Ausführungsbeispiel dadurch, daß das Ventil ei in Wegfall kommt. Dieses ist dadurch
möglich, daß der Steuerstrom des Fühlgerätes F über eine besondere, an den Steuerraum
d. des Hauptventils 3 angeschlossene Leitung 23 zu der Saugdüse 7 geführt wird.
Die hierbei vorgesehene Zündsicherung entspricht in der Arbeitsweise derjenigen
der Abb. -2; jedoch tritt an die Stelle der Anzündvorrichtung 36 ein besonderes
Anzündventil 33. Wird dieses Anzündventil 33 in der Zündstellung geschlossen, so
wird damit zwangsläufig das Zündventil io aufgestoßen. In dieser Stellung hält eine
Feder 3.4 das Anzündventil 33 fest. Dieses verbindet in geschlossenem Zustande die
hier vorgesehene, einzige Leitung 8 nur durch eine so groß bemessene Düse 3 5
mit der Zündbrennerdüse, daß in .dieser Zündstellung immer noch ein so großer Gasdruck
unter der Membran 14 bestehen bleibt, der das Ventil 15 geöffnet hält; erst nach
Öffnen des Anzündventils 33 kann sich das Ventil 15 wieder schließen und
damit das Hauptventil 3 öffnen.
-
Bei der Anordnung nach Abb. 3 setzt sich der über die Leitung 8 zur
Zündsicherung Z führende Gasstrom aus zwei Teilströmen zusammen. Der erste Teilstrom
wird auf dem Wege über die an den Steuerraum des Hauptventils angeschlossene Leitung
23, das Steuerglied F, die Saugdüse 7 und die Leitung 8 der Zündsicherung Z zugeführt.
Der zweite Teilstrom, der zum Aufrechterhalten der Zündflamme auch bei geschlossenem
Steuerglied (Wärmefühler) vorhanden sein muß, wird über eine in den Steuerraum des
Hauptventils q. führende Düse 28, die Saugdüse 7 und die Leitung 8 an die Zündsicherung
Z herangeführt. Wenn die Zündflamme an der Zündsicherung Z aus irgendeinem Grunde
erlischt, erkaltet die Wärmescheibe. Dadurch schließt sich das Ventil io der Zündsicherung,
wodurch die Entlüftungsleitung 8 nach außen abgesperrt wird. Dadurch tritt aber
eine Drucksteigerung sowohl in dem Raum 27 als auch in dem Steuerraum d. des Hauptgasventils
ein, d. h. das Hauptventil schließt. Die weitere Wirkungsweise dieser Anordnung
entspricht im übrigen grundsätzlich derjenigen der Anordnungen nach den Abb. i und
2.
-
Das bei der Ausführungsform nach Abb. 4. verwendete Umschaltventil
U und die Zündsicherung Z_ entsprechen in ihrem Aufbau und ihrer Wirkungsweise den
entsprechenden Teilen .der Einrichtungen nach Abb. 2.
-
An die Stelle der besonderen Anzündvorrichtung 36 der Abb.2 ist aber
eine Anzündv orrichtung ähnlich der Ausführung in Abb. i (Stößelknopf) getreten.
Um eine zweite Leitung für den Zündstrom zu sparen, wird das Ventil io der Zündsicherung
Z durch einen Stößelknopf 30 mechanisch geöffnet: außerdem muß in die aus
dem Hauptsteuerraum -. gespeiste Eingangsleitung 31 zu dem Umschaltventil
U noch ein Schalter 32 eingesetzt werden, der bei der Betätigung der Anzündvorrichtung
der Zündsicherung Z geschlossen sein muß, da sonst der Steuerraum 4 über das Ventil
ei bzw. 15 entlüftet würde und hierdurch dann schon während .des Entzündens der
Sicherheitseinrichtung durch das dabei eintretende Öffnen des Hauptventils der volle
Gasdruck an den Brennern herrschen würde. Um das Hauptventil 3 zu öffnen, muß der
Hahn 32, möglichst in Abhängigkeit von der Betätigung der Anzündvorrichtung der
Zündsicherung Z, geöffnet werden.
-
Um einen gleichbleibenden Verbrauchsdruck zu erhalten, ist bei der
vorliegenden Ausführungsform noch zusätzlich ein Höchstdruckventil H vorgesehen.
Dieses besteht aus einer mit einem Steuerventil 38 verbundenen Membran 39,
deren eine Seite in der Schließrichtung des Ventils 38 durch eine einstellbare Feder
4o belastet ist. Der Steuerraum 41 steht mit der Außenluft in Verbindung. Der gegenüberliegende,
vom Vordruck 5 durch eine Membran 42 abgeschlossene Steuerraum .13 steht mit dem
Raum i9 in Verbindung. Das Ventil 38 verbindet über eine Leitung 44 den Vordruckraum
5 mit dem Steuerraume d. des Hauptventils 3. Die Höhe des gewünschten Regeldruckes
wird durch die Feder 40 eingestellt. Ist der Vordruck kleiner als der gewünschte
Regeldruck, so ist das Höchstdruckventil H außer Betrieb. Steigt dagegen der Druck
im Raum 5 und damit auch im Raum ig über den gewünschten Regeldruck an, so wirkt
sich dieser erhöhte Druck in einem das Steuerventil 38 öffnenden Sinne auf die Steuermembran
39 aus, so daß der Hauptventilsteuerraum .4 über die Leitung 4.4 unmittelbar mit
dem Vordruckraum verbunden wird und der erhöhte Druck im Steuerraum d. die Öffnung
des Hauptventils 3 verringert. In der Folge sinkt" der Hinterdruck so weit ab, bis
bei Erreichen der ein
gestellten Regeldruckhöhe das Steuerventil
3.8 wieder geschlossen wird.
-
Die Ausführungsform der Abb.5 unterscheidet sich gegenüber derjenigen
nach Abb.4 grundsätzlich nur dadurch, daß das Umschaltventil U und das Höchstdruckventil
H baulich miteinander vereinigt und über dem Hauptregelventil angeordnet sind. Im
übrigen entspricht die Wirkungsweise des Umschaltventils U und der Zündsicherung
Z vollkommen der bei der Anordnung nach Abb.2 beschriebenen; die Ausbildung und
Wirkung des Höchstdruckventils H ist im wesentlichen der bei Abb.4 besprochenen
gleich.
-
Damit die Einstellvorrichtungen der beiden Belastungsfedern 16 und
40 leiht von außen zugänglich werden, sind beide Steuermembranen 14 und 39 senkrecht
zur Hauptventilmembran 2 gestellt. Die vom Hinterdruck beeinflußten Steuerräume
18 und 43 sind miteinander vereinigt und stehen durch eine gemeinsame Leitung 20
mit dem Hinterdruckraum i9 in Verbindung. Vom Hauptventilsteuerraum 4 führt .der
Steuerstrom durch die Leitung 45 zum Ventil 2i und von hier zum Fühlgerät F. Der
Raum 27 unter der Membran 14 steht mit der Strahldüse 7 und über das Ventil 15
ebenfalls mit der Leitung 45 in Verbindung. Von einer an die Zündleitung 6 angeschlossenen,
zur Strahldüse 7 führenden Leitung 6a gelangt der Vordruck über das Höchstdruckventil
38 in die zum Hauptventilsteuerraum 4 führende Leitung 44. Die Inbetriebsetzung
dieser Anlage erfolgt - über einen besonderen Anzündschalter 36, wie er im Zusammenhang
mit dem Ausführungsbeispiel der Abb. 2 beschrieben. wurde.