DE8005148U1 - Gasdruckregler - Google Patents

Description

Joh. Vaillant GmbH u. Co.

GM 3 07

13.02 81

Gasdruckregler

Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf einen Gasdruckregler für einen Utalaufwasserheizer mit einem Gebrauchswasserbereiter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs

Bei einer älteren Anmeldung ist vorgesehen, den bei Null geginnenden Gasdurchsatz bei der Inbetriebnahme der angescnlossenen Feuerstelle auf einen Oberzündgasstrom ansteigen zu lassen und nach erfolgter Oberzündung in; Brenner des Gerätes diesen Gasstrom auf einen geregelten Neniigasstrora ansteigen zu lassen.

Hierbei hat sich herausgestellt, daß es für bestimmte Aftwendungsfa'lle zweckmäßig ist, statt dss geregelten Oberzündgastiurchsatzes und gleichfalls geregelten Nenngasdurchsatzes anzustreben, beide Zustände ungeregelt darstellen zu können.

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Zur Lösung dieser Aufgaoe wird erf i ndungsgemalj die aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs hervorgehende Maßnahme vorgeschlagen.

Hierdurch wird erreicht, daß zum 3eispiel für Heizungsbetrieb und Oberzündgasstrom einstellbare Teilleistungen vorgegeben werden können, die die Regel funktion des Gasdruckreglers unterlaufen.

Weitere Ausgestaltungen und besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich, die anhand aer Figuren 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

F.S zeigen

Figur 1 eine schematische Darstellung der Schaltung eines Umlaufwasserheizers mit einem Gebrauchwasserbereiter und

Figur 1 die schematisehe Detai1darstellung des Gasdruckreglers selber

In beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten.

Ger,iä,3 Figur 1 ist ein Umlaufwasserhei zer 1 an eine Vorlaufleitung 2 angeschlossen, die zu einem Verbraucher 3 führt, von dem wiederum eine Rücklaufleitung 4 zum Umlaufwasserheizer führt. Der Verbraucher 3 besteht hier aus einer Vielzahl parallel und/oder in Serie geschalteter Radiatoren, die regelmäßig mit nicht dargestellten Thermostatventilen an ihrem Einlaß bestückt sind.

Die Vorl auf lei tung 2 geht von einem Drei-Wege-'Jmschal tventil 5 ab, dessen einer Auslaß mit der Vorlaufleitung

und dessen anderer Auslaß mit der Gebrauchswasserberei ter-Vorlauflei tung 6 verbunden ist, die zu einem Gebrauchswasser-Wärmetauscher 7 führt, von dem eine Gebrauchswasserberei ter-Rücklauflei tung 8 abgeht, die sich an einer Vereinigungsstelle 9 mit der mit einer Pumpe versehenen Rücklaufleitung 4 vereinigt, um zu einem von Verbrennungsgasen eines Brenners 10 beaufschlagten Wärmetauscher 11 zu führen, an den sich eine Leitung 12 anschließt, die zu dem Drei-Wege-Umschaltventil 5 führt. Bei dem Brenner 10 handelt es sich um einen Gasbrenner, der über eine Gasleitung 13 mit einem Gasdruckregler 14 verbunden ist. Zum Gasdruckp regler 14 führt eine Stellstange 15, die von einem

jf' Membranschalter 16 ausgeht, von diesem Membranschalter

Ο geht eine weitere Stellstange 17 ab, die zu dem Drei-

;;; Wege-Umschaltventil 5 führt. Der Membranschalter 16 ist

■i über eine Druckübertragungsleitung 18 mit einem Strömungs-

ί messer 19 verbunden, der im Zuge einer Zapfleitung 20 für

>| Zapfwasser liegt, die über eine Rohrschlange 21 im Inneren

! des Gebrauchswasserbereiters 7 führt und an ihrem Ende von

B einem Zapfventil 22 beherrscht ist.

j;! Aus der Figur 2 geht der Gasdruckregler im einzelnen her-

f- vor: Dieser Gasdruckregler weist ein Gehäuse 30 auf, das

ν im Zuge der Gasleitung 13 eine Einlaßkammer 31 und eine

^, Auslaßkammer 32 aufweist. Zwischen Ein- und Auslaßkammer

befindet sich ein Ventilsitz 33, der von einem von einer

I Stange 34 angelenkten Ventilkörper 35, der unter der Rück-

j| Stellkraft einer Druckfeder 36 steht, im Ruhezustand ver-

;! schließbar ist, wobei die Stellstange 34 mit einem Membran-

ψ teller 37 einer Stellmembran 38 verbunden ist, die im Be-

fji reich der Auslaßkammer 32 an ihrem Rand druckdicht im Ge-

U, häuse 30 eingespannt ist. Ein- und Auslaßkammer sind somit

lsi: im Ruhezustand über das verschlossene Ventil 33, 35 vonein-

i ander getrennt. Die Membran teilt eine weitere Kammer

ab, von der ein Kanal 40 zu einem Ventilmittelraum 41 führt

Der Ventilmittelraum 41 ist über zwei Ventilsitze 42 und 43 sowie eine Abströmöffnung 44 begrenzt.

An das Gehäuse 30 ist ein Fortsatz 100 angeschraubt, dessen abgewinkeltes Ende 101 einen Anschlag bildet. Mit dem Gehäuse 30 ist das Gehäuse 16 des Wasserschalters verbunden, das in seinem Inneren die von der Membran 70 getrennten Meinbrankammern 71 und 72aufweist. Die Membrankammern 71 und 72 sind über die Leitung 18 an den Strömungsmesser 19 angeschlossen. Mit der Membran 70 ist der Membranteller 69 verbunden, der mit der Stellstange 15 seinerseits verbunden ist. Die Stellstange 15 trägt einen Doppelanschlag 102, der mit zwei einstellbaren Schrauben 103 und 104 versehen ist. Während die Schraube 103 mit ihrem freien Ende mit dem Anschlag 101 zusammenwirkt, wirkt das freie Ende der Schraube 104 mit der Oberseite des Gehäuses 30 zusammen. Hieraus folgt, da3 die Stellstange 15 nur zwischen beiden Anschlägen und deren Doppel anschlag bewegbar ist. Die Stellstange 15 ragt durch eine abgedichtete öffnung in das Innere der Ein-Ia3kammer 31 hinein und trägt an ihrem Ende einen Stopper 105. Dieser Stopper liegt in einem Abstand 106 von der Oberseite des Venti1 körpers 35. Der Stopper steht unter der RJckstellwirkung einer Druckfeder 107, die in der Einla3kammer angeordnet ist und sich gegenüber der Unterseite des Gehäuses 30 abstützt.

Vom Ventilsitz 43 führt ein Kanal 45 zu einer Verzweigungsstelle 46, von der ein weiterer Kanal 47 zur Auslaßkammer führt. Ein weiterer Kanal 48 führt zu einer Membrankammer 49, die über eine Leitung 50, in der ein Ventilsitz 51 vorgesehen ist, mit eier Abströmöffnung 44 verbunden ist. Mit dem Ventilsitz 51 wirkt ein Ventilkörper 52 zusammen, der von einer sich gegenüber dem Gehäuse 30 abstützenden Druckfeder 53 in üffnungsstel1ung bewegbar und beherrscht ist. Der Ventilkörper 52 ist an einer Membran 54 befestigt, die unter der Wirkung einer Druckfeder 55 steht, die von einer Stellschraube 56 justierbar ist, die ihrerseits in einem Gewinde im Gehäuse

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30 gasdicht geführt ist.

Auf der der Membrankammer 49 abgewandten Seite der Membran 54 ist eine weitere Menibrankammer 57 gebildet, die über eine öffnung 58 mit einer weiteren Membrankairinier 59 in Verbindung steht. Diese Membrankammer 59 wird außer von dem Gehäuse 30 von einer Membran 60 begrenzt, die auf der der Menibrankammer 59 abgewandten Seite eine weitere Membrankammer 61 bildet, in welcher eine Druckfeder 62 gelagert ist, die sich gegenüber einem Federteller 63 abstützt, der Teil einer Justierschraube 110 ist, die im Gehäuse 30, über ein Gewinde einstellbar gelagert ist.

Der Strömungsmesser 19 ist in an sich bekannter Weise als Venturi ausgestattet und liegt im Zapfwasserweg 20.

Die Membran kammer 61 ist über eine Drossel bohrung 73 mit der Atmosphäre verbunden. Mit der Membran 60 ist ein Ventilköcper 74 verbunden, der mit einem im Gehäuse 30 angeordneten Ventilsitz 75 zusammenwirkt. Der Ventilsitz 75 steht über eine Leitung 76 mit der Membrankammer 59 in Verbindung. Der Ventilkörper 74 steht unter der Wirkung einer Druckfeder 77, die sich gegenüber dem Gehäuse 30 abstützt und das Bestreben hat, den Ventil körper 74 von seinem Ventilsitz 75 abzuheben. Auf der anderen Seite der Leitung 76 schließt sich an den Ventilsitz 75 eine Kammer 78 an, die über eine Bohrung 79 relativ kleinen Querschnitts mit der Menibrankammer 59 und über eine Zuluftbohrung 80 sowie einen Luftfilter 81 mit der Atmosphäre verbunden ist. Ober eine Ansaugleitung 82 ist die Kammer 78 mit dem Saugstutzen einer als Membranpumpe ausgebildeten Fluidpumpe 83 verbunden, die über eine Welle von einem nicht dargestellten Motor angetrieben ist. Der iiotor seinerseits ist von einem Stellglied mit Soannung bzw. elektrischer Leistung beaufschlagbar, um ein bestimmtes Antriebsverhalten des Motors zu gewährleisten. Die Fluidpumpe weist eine Druckleitung 85 auf, die über eine Drossel bohrung 86 mit der Menibrankammer 59 in Verbindung steht.

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Von der EinlaDkaminer 31 gelangt Gas über eine Drosselbohrung 87 in einen Operator-Raum 88, der von dem Ventilsitz 42 begrenzt ist. Im Inneren des Operator-Raums ist ein Elektromagnet 89 vorgesehen, der über eine elektrische Zuleitung 90 mit elektrischer Leistung speisbar ist. Mit dem Elektromagneten 89 wirkt ein Anker 91 zusammen, der als zweiarmiger Hebel 92 verlängert ist und bei 93 drehbar im Gehäuse 30 gelagert ist. uer Anker bzw. der Hebel steht unter der Wirkung einer Zugfeder 94, die an einem Ende am Gehäuse 30 befestigt ist. Am freien Ende des Hebels 92 ist über einen Drehpunkt 95 eine Stange 96 angelenkt, die mit einem Venti1 körper 97 verbunden ist, der mit den Ventilsitzen 42 und 43 korrespondiert.

Der eben beschriebene Gasdruckregler gemäß Figur 2 hat folgende Funktion: Ausgehend von dem in der Zeichnung dargestellten Ruhezustand, ist der Ventilsitz 33 durch den | Ventilkörper 35 unter der Ausaehnungswirkung der Druckfeder j 36"verschlossen, das heißt, die Verbindung zwischen Gaseinlaß und Gasauslaß ist unterbrochen. Die Membranpumpe 83 ist ^ in Ruhe, Druck- und Saugleitung 85 bzw. 82 weisen zueinander fj keinen Differenzdruck auf. Die Ventile 97, 42 sowie 52, 51 f; und 74, 75 sind geschlossen. Der Elektromagnet 89 ist stromlos. Die Gaszufuhr zu dem Brenner 10 ist unterbrochen.

Wird nun Gas am Brenner verlangt, so wird über die Leitung

90 der Elektromagnet 89 erregt, worauf dieser seinen Anker

91 anzieht und den Ventilkörper 97 vom Sitz 42 auf den Sitz 43 bewegt und diesen Ventilsitz gegen die Wirkung der Rückstellfeder 94 verschließt. Somit ist der Kanal 47 und damit der Gasauslaß von der Kammer 39 druckmäßig abgetrennt. Somit baut sich nunmehr Druck aus dem Gaseinlaß über die Einlaßkammer 31 und die Drossel bohrung 87 verzögert im Operator-Raum 88 auf. üer Venti lini ttel raum steht bei geschlossenem Ventil 52, 51 über den Kanal 40 mit der Kammer 39 in Verbindung, sodaß sich langsam ein Druck in dieser Kammer aufbaut,

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der dazu führt, daß der Ventilkörper 35 gegen die Rückstellkraft der Druckfeder 36 von seinem Ventilsitz 33 abhebt. In diesem Moment beginnt Gas vom Einlaß über die Einlaßkammer 31 zur Auslaßkammer 32 und damit über die Leitung 13 zum Brenner zu fließen. Der Druck in der Kammer 39 wird jedoch dadurch begrenzt, daß sich in der Auslaßkammer 32 ein Staudruck, verursacht durch die Stauwirkung der Brennerdüsen, im Brenner aufbaut. Der Rlickstaudruck wirkt über die Leitung 47 und 48 auf die Membrankammer 49 und ist bestrebt, bei Ansteigen über einen gewissen Wert die Membran 54 gegen die Rückstellkraft der Feder 55 zu bewegen. Die Druckschwelle, bei der diese Bewegung eintritt, ist über die Stellschraube 56 einstellbar. Eine Bewegung der Membran 54 gegen die Stellschraube 56 hat ein Abheben des Venti1 körpers 52 vom Ventilsitz 51 zur Folge, diese Bewegung wird durch Druckfeder 53 unterstutzt. Die Charakteristik der Druckfeder 53 ist aber wesentlich schwächer als die der Druckfeder 55. Somit wird auch der Druck im VentiImittelraum 41 begrenzt.

Die eben eingestellte Druckschwelle dient dazu, einen Gasdruck in der Auslaßkammer 32 sicherzustellen, der für ein einwandfreies überzünden im Bereich des angeschlossenen Rostbrenners notwendig ist. Ein zu kleiner Druck in der Auslaßkammer 32 bewirkt ein nur teilweises Brennen der Gasflammen im Rostbrenner, zu großer Oberdruck wird eine Verpuffungserscheinung in der Feuerstelle zur Folge haben.

Soll nun der Gasdruck in der Auslaßkammer 32 auf einen Nennwert ansteigen, so wird die Welle 84 der Membranpumpe 83 beaufschlagt, sodaß die Membranpumpe 83 zu fördern beginnt. Somit baut sich in der Membran kammer 59, verzögert durch die Drosselbohrung 86, ein Druck auf, der über die öffnung 58 auch in der Membrankamr.ier 57 ansteht. Das bedeutet, daß das Ventil 52, 51 mehr oder weniger geschlossen wird. Der hier anstehende Druck wird begrenzt durch eine Stel1 bewegung der Membran 60. Steigt der Druck in der Membrankammer 59 auf einen Wert an, der ein Einfahren der Membran 60 gegen die

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Rückstellkraft der Feder 62 bewirkt, so hebt der Ventilkörper 74 von seinem Sitz 7b unterstützt durch die Wirkung der Feder 77 ab. Damit wird der Druck in der Hembrankaminer 59 begrenzt. Somit ist die Hohe des Drucks in der Membrankamraer 59 proportional dem jeweiligen Nenndruck des gasförmigen Brennstoffes im Brenner.

Die bis eben beschriebene Funktion des Gasdruckreglers gilt für Hei zungsbe uri eb. Der ,Nennwert, der eben beschrieben wurde, gilt somit auch für Heizbetrieb.

Wird nunmehr durch Aufdrehen des Zapfventils 22 Warmwasser angefordert, so beginnt Wasser aus dem Kaltwassernetz 20 über den Strömungsschalter 19 in die Rohrschlange 21 des Gebrauchswasserbereiters 7 zu fließen. Der Strömungsschalter 19 registriert den Brauchwasserdurchsatz und teilt ihn als Druckschwankung über die Meiileitung 18 den llembranschal ter 16 mit.

der Motor der Membranpumpe ist, wie bereits geschildert, steuerbar. Je höher mithin der Förderdruck der Membranpumpe 83 ist, um so höher ist der Druck in der Membrankammer 59. Je größer dort der Druck ist, um so grußer ist die Schließkraft des Ventils 52, 51. Je mehr dieses Ventil geschlossen wird, um so größer ist über den Operator-Raum 38 bzw. über den üruckweg 47, 48, 50, 44, 40 der Druck, der sich in der Kammer 39 aufbaut und der einen sich vergrößernden Gasdruck in der Au si abkämmer 32 zur Folge hat.

In der Figur 2 ist der Ruhezustand der Tei11aststeuerung dargestellt: Findet keine Beaufschlagung beider Membrankammern 71 und 72 statt, so zieht die Druckfeder 107 unter Entspannung den Stopper 105 so weit wie möglich an den Ventil körper 35 heran, sodaß der Abstand 106 zu einem Minimum wird. Somit jcann zwischen dem Schlieägrad des Venti 1 körpers 35 und der maximalen öffnung des Venti1 körpers entsprechend einem zu Mull werden des Abstandes 106 bei Anlegen des Ventilkörpers an den Stopper 105 ein geregelter Gasdurchsatz statt-

finden, wobei die Steuerung über die Qruckbeaufschlagung durch die Membran 54 geschieht, übersteigt der Sollwert des Gasdurchsatzes diesen Wert, so kann der Ventilkörper 35 nicht weiter öffnen, das Gerät wird nunmehr mit einer gesteuerten Teillast bestimmt, wobei die Größe der Teillast abhängig ist von der Einstellung der Justierschraube 104. Wird nun das Gerät zur Brauchwasserbereitung eingesetzt, so werden die beiden ."'iembrankammern 71 und 72 mit Druck entsprechend der angegebenen Polarität beaufschlagt. Diese Druckdifferenz stammt von dem Strömungsmesser 19, der im Zapfwasserweg angeordnet ist. Bei Auftreten der Druckdifferenz bewegt sich die Membran derartig, daß die Stellstange 15 in den Membranschalter 16 einfährt. Somit wird der Stopper 105 vom Ventilkörper 35 weggezogen, mit wachsendem Zapfwasserdurchsatz durch den Strömungsmesser 19 nähert sich das Ende der Justierschraube 103 dem Anschlag 101, bis sie dort zur Anlage kommt. Somit wird der maximale Stellwert des Ventilkörpers 35 erst bei größeren Gasdurchsätzen begrenzt. Der Regelbereich, gegeben durch die Auslenkung der Membran 54, wird somit vergrößert, überschreitet der an und für sich notwendige Durchsatz durch das Ventil 35/33 den vorgegebenen Wert, so kann eine weitere Auslenkung des Venti1 körpers 35 nicht erfolgen, da dieser nunmehr an einem für Brauchwasserwert eingestellten Taillastwert über den Stopper 105 zur Anlage kommt. Dieser größere Teillastwert kann durch Verdrehen der Justierschraube 103 eingestelIt werden.

Claims (3)

1. Ansprüche

   Gasdruckregler für einen U;;ilaufwasserheizer ίΐΐ 11. einem Gebrauchswasserbereiter und einem in einera Gehäuse angeordneten, von eine:i federrückstellbaren Venti!körper beherrschten Ventilsitz, dessen Ventilkorper von eiiier Stellmembran beherrscht ist, die dem GasGruck hinter den Ventil in einer Aus la [3 kammer ausgesetzt ist und jiii t einer Regel membran, die einerseits dem Gasdruck hinter dein Ventil ausgesetzt ist und mit eiiier Fluidpunipe, wobei die dem Gas abgewandte Seite der Stel lmerabran fiur vom üruck der Fliiiupurape beauf schl arjt ^St₁ dadurcit gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Doppel anschlag (102) für den Venti Hörpc-r (35) zur

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   Begrenzung des Stellwegs des Ventilkörpers vorgesehen 1st und daß der Doppelanschlag (102) von einem Strömungsmesser (19» 16) beaufschlagt 1st, der dem Zapfwasserweg (20, 21, 22) des üebrauchswasserbereiters (7) zugeordnet 1st.
2. 2. Gasdruckregler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stellstange (15) für den Doppelanschlag (102) ra1t einer Rückstellfeder (107) versehen 1st, die den Doppelanschlag (102) In Richtung Minimal durchsatz,verursacht vom Ventilkürper, (35) bewegt.
3. 3. Gasdruckregler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dia Rückstellfeder (107) 1n der EinlaDkaiamer (31) des Gehäuses (30) angeordnet ist.