EP2450630A2 - Piezo Gasventil - Google Patents

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EP2450630A2
EP2450630A2 EP11008498A EP11008498A EP2450630A2 EP 2450630 A2 EP2450630 A2 EP 2450630A2 EP 11008498 A EP11008498 A EP 11008498A EP 11008498 A EP11008498 A EP 11008498A EP 2450630 A2 EP2450630 A2 EP 2450630A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
line
control
valve
volume
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11008498A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2450630A3 (de
Inventor
Jochen Dr. Wriske
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vaillant GmbH
Original Assignee
Vaillant GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AT0183510A external-priority patent/AT510172B1/de
Application filed by Vaillant GmbH filed Critical Vaillant GmbH
Publication of EP2450630A2 publication Critical patent/EP2450630A2/de
Publication of EP2450630A3 publication Critical patent/EP2450630A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/005—Regulating fuel supply using electrical or electromechanical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002—Gaseous fuel
    • F23K5/007—Details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
    • F23N2235/12—Fuel valves
    • F23N2235/20—Membrane valves

Definitions

  • the invention relates to a device for adjusting a gas flow, in particular fuel gas flow.
  • WO 2003/064928 A1 shows a device for adjusting a gas flow, in which there is no valve in the control line downstream of the control volume. On this control line another line is fixed, in which there is a pressure relief valve. Above a certain pressure thus occurs a waste gate function.
  • DE 25 09 893 A1 also shows means for adjusting a gas flow without a valve on the input side of the control line and a pneumatic controller on the output side.
  • the invention has for its object to provide a simple and robust device for adjusting a gas flow, which also absorbs little electrical power.
  • Devices for adjusting a gas flow are, for example, in fuel gas-fired heating burners in use to adjust the fuel gas load as needed. In addition to safe operation, self-consumption of energy is also of relevance.
  • piezo valves have proven to be low-consumption components. Piezo valves differ from magnetic coil or stepper motor operated valves in particular in the simplicity of their construction, since only the variable via the piezo effect bending line of a lever arm for opening or closing of control channels is used. The low number of moving parts results in a robust and low-wear construction, combined with low material costs. Due to the servo-mechanical construction of the valve, energization of the controlling piezo valves is required only at the time of the volume flow change, so that a low current consumption of the gas valve is achieved in control mode with a predominantly constant gas valve position. Because of the lack of required magnetization times or demagnetization times, there is still a faster response time of the system compared with coil-operated actuators.
  • FIG. 1 shows a device for adjusting a gas flow.
  • a control valve which consists essentially of a valve cone 10 and a valve seat 11.
  • Parallel to the gas-carrying line 18 extends between the gas connection line 3 and the gas outlet 16, a control line 19, in which a control volume 9 is located.
  • the control volume 9 is closed on one side by a membrane 8.
  • the membrane 8 is on the side facing away from the control volume 9 with the gas outlet 16, wherein in the gas outlet 16, a diaphragm 13 is located.
  • the movable part of the control valve 10 is connected to the membrane 8.
  • an inlet control line 4 On the gas connection line 3 facing side of the control line 19 is an inlet control line 4, in which a piezo-inlet valve 6 is arranged.
  • a discharge control line 5 On the gas outlet line 16 facing side of the control line 19 is a discharge control line 5, which leads to a piezo-outlet valve 7.
  • the piezo-outlet valve 7 is designed as a 3-way valve, wherein the second connection lead via a pressure equalization line 12 and the third connection via a bypass line 14 in the gas outlet 16.
  • a mass flow sensor 15 In the bypass line 14, a mass flow sensor 15 is arranged.
  • the orifice 13 in the gas outlet line 16 is located between the mouth of the pressure equalization line 12 and the bypass line 14.
  • a first safety valve 1 At the inlet of the gas connection line 3, a first safety valve 1 is arranged in front of the branch of the inlet control line 4.
  • a second safety valve 2 is arranged in the gas-carrying line 18.
  • the membrane 8 is connected on the side remote from the control volume 9 with the gas outlet 16.
  • a spring 17 is arranged, which counteracts an opening of the control valve 10, 11.
  • FIG. 2 shows a variant of an alternative device according to the invention for adjusting a gas flow, which differs from FIG. 1 differs in that the piezo-inlet valve 6 is designed as a 3-way valve, wherein the third port is connected to the gas-carrying line 18 downstream of a diaphragm 13.
  • a mass flow sensor 15 is arranged in the inlet control line 4.
  • the piezo-outlet valve 7 in the outlet control line 5 is designed as a 2-way valve.
  • FIG. 3 shows an example of the time course of the operation of the device according to the invention for adjusting a gas flow according to FIG. 1 with volume flow and switching state of Valves 1, 2, 6, 7. Hatched areas symbolize the times in which the relevant valve is electrically actuated.
  • the first safety valve 1 is opened in the gas connection line 3, whereby fuel gas flows into the inlet control line 4 to the piezo inlet valve 6 and to a second safety valve 2 in the gas-carrying line 18.
  • the piezo-inlet valve 6 opens into the inlet control line 4.
  • Fuel gas now flows into the control volume 9, whereby the membrane 8 is raised, thereby pressing the valve cone 10 from the valve seat 11. Since the second safety valve 2 is still closed, no fuel gas flows through the control valve 10, 11. Only with the opening of the second safety valve 2 at the time t 2 of the fuel gas flow through the control valve 10, 11 in the gas outlet 16 begins.
  • the piezo outlet valve 7 is switched such that no fuel gas from the control volume 9 can flow into the piezo-outlet valve 7.
  • the piezo outlet valve 7 releases the passage from the pressure compensation line 12 into the bypass line 14 in this position.
  • the mass flow sensor 15 can thus detect the fuel gas volume flow via the pressure drop at the diaphragm 13. This is in the FIGS. 4 and 6 shown. Further inflow of fuel gas via the piezo inlet valve 6 in the control volume 9, the membrane 8 continues to rise and the fuel gas flow rate is increased. If the desired volume flow is reached, the piezo inlet valve 6 is closed (time t 3 ), so that the position of the control valve 10, 11 and thus also the fuel gas volume flow remain constant.
  • the piezo-outlet valve 7 is switched so that fuel gas from the control volume 9 via the piezo-outlet valve 7 and the bypass line 14 can flow into the gas outlet 16 (time t 4 to t 5 ).
  • time t 4 to t 5 the fuel gas volume flow can not be detected.
  • the fuel gas volume flow can be detected again. If the fuel gas volume flow is too low, then - as in the operation between time t 2 to t 3 - the fuel gas volume flow between the time t 6 to t 7 again until Nominal volume flow increased.
  • a further lowering and raising the fuel gas volume flow in the period t 8 to t 11 is shown.
  • the closing of the control valve 10, 11 is initiated. As soon as the fuel gas volume flow is zero, the first and second safety valves 1, 2 are closed.
  • the functional difference to the device according to FIG. 1 consists essentially in the fact that at the institution according to FIG. 1 can be measured when raising the fuel gas volume flow of the gas volume flow, but not when lowering, while in the device according to FIG. 2 can be measured when lowering the fuel gas flow rate of the gas flow rate, but not when lifting.
  • FIG. 8 shows the course of the signal at the mass flow sensor 15 for the valve assembly according to FIG. 2 for the valve circuit for determining the gas inlet pressure.
  • the safety valve 2 is permanently closed, ie, a gas flow through the gas control valve 10,11 is prevented.
  • the piezo-inlet valve 6 and the piezo-outlet valve 7 By opening the piezo-inlet valve 6 and the piezo-outlet valve 7, the control channels 4 and 5 and the control volume 9 are brought to a common pressure level. Subsequently, the piezo-outlet valve 7 is closed.
  • the safety valve 1 gas flows through the control channel 4 in the control volume 9 and opens the control valve 10, 11.
  • the gas flow through the mass flow sensor 15 is dependent on the pressure difference, the flow cross-section, the Düsenausmannizidemine tile, the density and the isentropic exponent of the gas.
  • a signal at the mass flow sensor 15 can be detected, the value of which is proportional to the gas inlet pressure.
  • the piezo-inlet valve 6 is energized longer to ensure a greater opening position of the gas control valve before opening the gas path via the safety valve 2. In this way, the starting load and the mixing ratio of fuel gas and air remain constant at different gas inlet pressures.
  • Figure 4 shows the rest position of the designed as a 3-way valve piezo-outlet valve 7 according to FIG. 1 ,
  • the valve flow through the bypass 12 and the mass flow sensor 15 is released, ie, the mass flow sensor is flowed through parallel to the main flow through the aperture 13 and pressurized.
  • the control line to the control volume 9 is connected to the mass flow sensor 15, that is, the gas mass flow flowing through the control line, but not the total gas mass flow, is detected by the mass flow sensor 15.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms mit einer gasführenden Leitung (18) zwischen einer Gasanschlussleitung (3) und einer Gasauslassleitung (16), in der sich ein Regelventil (10, 11) befindet, wobei parallel zur gasführenden Leitung (18) eine gasführende Steuerleitung (19) angeordnet ist, sich in der gasführenden Steuerleitung (19) ein Steuervolumen (9) befindet, welches auf einer Seite durch eine Membran (8) abgeschlossen ist, die Membran (8) auf der dem Steuervolumen (9) abgewandten Seite mit der Gasauslassleitung verbunden ist, stromab und stromauf des Steuervolumens (9) Ventile (6, 7) angeordnet sind und der bewegliche Teil des Regelventils (10) mit der Membran (8) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms, insbesondere Brenngasstrom.
  • WO 2003/064928 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms, bei der sich in der Steuerleitung stromab des Steuervolumens kein Ventil befindet. An dieser Steuerleitung ist eine weitere Leitung befestigt, in der sich ein Überdruckventil befindet. Oberhalb eines bestimmten Druck tritt somit eine Waste-Gate-Funktion ein.
  • Die aus WO 2007/060696 A1 bekannte Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms verfügt in der Zuleitung der Steuerleitung über ein Ein-Aus-Ventil sowie in der Auslassleitung über einen pneumatischen Regler. Somit stellt sich der Durchfluss durch die Steuerleitung bei geöffnetem Ein-Aus-Ventil in Abhängigkeit der pneumatischen Druckverhältnisse ein.
  • DE 25 09 893 A1 zeigt ebenfalls Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms ohne Ventil auf der Eingansseite der Steuerleitung sowie einem pneumatischen Regler auf der Ausgangsseite.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und robuste Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms zu schaffen, die zudem wenig elektrische Leistung aufnimmt.
  • Dies wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
  • Vorrichtungen zum Einstellen eines Gasstroms sind beispielsweise bei brenngasbetriebenen Heizungsbrennern im Einsatz, um die Brenngasbelastung bedarfsgerecht einzustellen. Neben einem sicheren Betrieb ist auch die Eigenenergieaufnahme von Relevanz.
  • Hierbei haben sich Piezoventile als Bauteile mit geringem Eigenverbrauch bewährt. Piezoventile unterscheiden sich von magnetspulen- oder schrittmotorbetriebenen Ventilen insbesondere in der Einfachheit ihres Aufbaus, da lediglich die über den Piezoeffekt veränderbare Biegelinie eines Hebelarmes zum Öffnen bzw. Schließen von Steuerkanälen herangezogen wird. Durch die geringe Anzahl an beweglichen Teilen ergibt sich ein robuster und verschleißarmer Aufbau, verbunden mit niedrigen Materialkosten. Durch den servomechanischen Aufbau des Ventils ist lediglich zum Zeitpunkt der Volumenstromänderung eine Bestromung der steuernden Piezoventile erforderlich, so dass im Regelbetrieb mit überwiegend konstanter Gasventilposition eine geringe Stromaufnahme des Gasventils erzielt wird. Wegen des Fehlens erforderlicher Magnetisierungszeiten bzw. Demagnetisierungszeiten liegt gegenüber spulenbetriebenen Aktuatoren weiterhin eine schnellere Ansprechzeit des Systems vor.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigen:
    • Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms,
    • Figur 2 eine Variante einer alternativen, erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms,
    • Figur 3 den Volumenstrom und die Betätigung der Ventile beim Betrieb der erfindungsgemäße Einrichtung zum Einstellen eines Gasstroms gemäß Figur 1,
    • Figur 4 die Auslassseite der Vorrichtung im Messmodus,
    • Figur 5 dieselbe Auslassseite der Vorrichtung beim Absenken Gasvolumenstroms durch die Einrichtung,
    • Figur 6 die erste erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Volumenstromerhöhung,
    • Figur 7 die erste erfindungsgemäße Vorrichtung bei der Volumenstromreduzierung und
    • Figur 8 die Ventilstellungen und das Messsignal bei der Eingangsdruckmessung mittels der zweiten erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms. In einer gasführenden Leitung 18 zwischen einer Gasanschlussleitung 3 und einer Gasauslassleitung 16 befindet sich ein Regelventil, das im Wesentlichen aus einem Ventilkegel 10 und einem Ventilsitz 11 besteht. Parallel zur gasführenden Leitung 18 verläuft zwischen der Gasanschlussleitung 3 und der Gasauslassleitung 16 eine Steuerleitung 19, in der sich ein Steuervolumen 9 befindet. Das Steuervolumen 9 ist auf einer Seite durch eine Membran 8 abgeschlossen. Die Membran 8 ist auf der dem Steuervolumen 9 abgewandten Seite mit der Gasauslassleitung 16 verbunden, wobei sich in der Gasauslassleitung 16 eine Blende 13 befindet. Der bewegliche Teil des Regelventils 10 ist mit der Membran 8 verbunden. Auf der der Gasanschlussleitung 3 zugewandten Seite der Steuerleitung 19 befindet sich eine Einlaufsteuerleitung 4, in der ein Piezo-Einlaufventil 6 angeordnet ist. Auf der der Gasauslassleitung 16 zugewandten Seite der Steuerleitung 19 befindet sich eine Auslaufsteuerleitung 5, die zu einem Piezo-Auslaufventil 7 führt. Das Piezo-Auslaufventil 7 ist als 3-Wege-Ventil ausgeführt, wobei der 2. Anschluss über eine Druckausgleichsleitung 12 und der 3. Anschluss über eine Bypassleitung 14 in die Gasauslassleitung 16 führen. In der Bypassleitung 14 ist ein Massenstromsensor 15 angeordnet. Die Blende 13 in der Gasauslassleitung 16 liegt zwischen der Mündung der Druckausgleichsleitung 12 und der Bypassleitung 14. Eingangs der Gasanschlussleitung 3 ist ein erstes Sicherheitsventil 1 vor dem Abzweig der Einlaufsteuerleitung 4 angeordnet. Stromab des Abzweigs der Einlaufsteuerleitung 4 ist in der gasführenden Leitung 18 ein zweites Sicherheitsventil 2 angeordnet. Die Membran 8 ist auf der dem Steuervolumen 9 abgewandten Seite mit der Gasauslassleitung 16 verbunden ist. Auf der dem Regelventil 10, 11 abgewandten Seite der Membran 8 ist eine Feder 17 angeordnet, welche einem Öffnen des Regelventils 10, 11 entgegenwirkt.
  • Figur 2 zeigt eine Variante einer alternativen, erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms, die sich von Figur 1 dadurch unterscheidet, dass das Piezo-Einlaufventil 6 als 3-Wege-Ventil ausgeführt ist, wobei der dritte Anschluss mit der gasführenden Leitung 18 stromab einer Blende 13 verbunden ist. In der Einlaufsteuerleitung 4 ist ein Massenstromsensor 15 angeordnet. Das Piezo-Auslaufventil 7 in der Auslaufsteuerleitung 5 ist als 2-Wege-Ventil ausgeführt.
  • Fig. 3 zeigt beispielhaft zeitlichen Verlauf des Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms gemäß Figur 1 mit Volumenstrom und Schaltzustand der Ventile 1, 2, 6, 7. Schraffierte Flächen symbolisieren dabei die Zeiten, in denen das betreffende Ventil elektrisch angesteuert wird.
  • Zum Zeitpunkt t0 wird das erstes Sicherheitsventil 1 in der Gasanschlussleitung 3 geöffnet, wodurch Brenngas in die Einlaufsteuerleitung 4 bis zum Piezo-Einlaufventil 6 und zum ein zweiten Sicherheitsventil 2 in der gasführenden Leitung 18 strömt. Zum Zeitpunkt t1 öffnet das Piezo-Einlaufventil 6 in die Einlaufsteuerleitung 4. Brenngas strömt nun in das Steuervolumen 9, wodurch die Membran 8 angehoben wird und dabei den Ventilkegel 10 aus dem Ventilsitz 11 drückt. Da das zweite Sicherheitsventil 2 noch geschlossen ist, fließt noch kein Brenngas durch das Regelventil 10, 11. Erst mit dem Öffnen des zweiten Sicherheitsventils 2 zum Zeitpunkt t2 beginnt der Brenngasfluss durch das Regelventil 10, 11 in die Gasauslassleitung 16. Das Piezo-Auslaufventil 7 ist derart geschaltet, dass kein Brenngas aus dem Steuervolumen 9 in das Piezo-Auslaufventil 7 fließen kann. Andererseits gibt das Piezo-Auslaufventil 7 in dieser Stellung den Durchgang von der Druckausgleichsleitung 12 in die Bypassleitung 14 frei. Der Massenstromsensor 15 kann somit über den Druckabfall an der Blende 13 den Brenngasvolumenstrom erfassen. Dies ist in den Figuren 4 und 6 dargestellt. Durch weiteres Einströmen von Brenngas über das Piezo-Einlaufventil 6 in das Steuervolumen 9 hebt sich die Membran 8 weiter an und der Brenngasvolumenstrom wird erhöht. Ist der Sollvolumenstrom erreicht, so wird das Piezo-Einlaufventil 6 geschlossen (Zeitpunkt t3), so dass die Stellung des Regelventils 10, 11 und somit auch der Brenngasvolumenstrom konstant bleiben. Soll der Brenngasvolumenstrom reduziert werden, so wird das Piezo-Auslaufventil 7 umgeschaltet, so dass Brenngas aus dem Steuervolumen 9 über das Piezo-Auslaufventil 7 und die Bypassleitung 14 in die Gasauslassleitung 16 abfließen kann (Zeitpunkt t4 bis t5). Dies ist in den Figuren 5 und 7 dargestellt. In dieser zeitlichen Phase kann der Brenngasvolumenstrom nicht erfasst werden. Nach dem Zeitpunkt t5 kann der Brenngasvolumenstrom wieder erfasst werden. Ist der Brenngasvolumenstrom zu gering, so wird - wie beim Betrieb zwischen Zeitpunkt t2 bis t3 - der Brenngasvolumenstrom zwischen dem Zeitpunkt t6 bis t7 wieder bis zum Sollvolumenstrom erhöht. Im Folgenden ist ein weiteres Absenken und Anheben des Brenngasvolumenstroms im Zeitraum t8 bis t11 dargestellt. Zum Zeitpunkt t12 wird das Schließen des Regelventils 10, 11 eingeleitet. Sobald der Brenngasvolumenstrom Null beträgt, werden das das erste und zweite Sicherheitsventil 1, 2 geschlossen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Einstellen eines Gasstroms gemäß Figur 2 ist das Piezo-Einlaufventil 6 in die Einlaufsteuerleitung 4 als 3-Wege-Ventil ausgeführt, während das Piezo-Auslaufventil 7 in der Auslaufsteuerleitung 5 als 2-Wege-Ventil ausgeführt ist. Der funktionale Unterschied zur Einrichtung gemäß Figur 1 besteht im Wesentlich darin, dass bei der Einrichtung gemäß Figur 1 beim Anheben des Brenngasvolumenstroms der Gasvolumenstrom gemessen werden kann, jedoch nicht beim Absenken, während bei der Einrichtung gemäß Figur 2 beim Absenken des Brenngasvolumenstroms der Gasvolumenstrom gemessen werden kann, jedoch nicht beim Anheben.
  • Figur 8 zeigt den Verlauf des Signals am Massenstromsensor 15 für den Ventilaufbau gemäß Figur 2 für die Ventilbeschaltung zur Bestimmung des Gaseingangsdruckes. In dieser Betriebsart ist das Sicherheitsventil 2 dauerhaft geschlossen, d.h. ein Gasdurchfluss durch das Gasregelventil 10,11 ist unterbunden. Durch Öffnen des Piezo-Einlaufventils 6 und des Piezo-Auslaufventils 7 werden die Steuerkanäle 4 und 5 sowie das Steuervolumen 9 auf ein gemeinsames Druckniveau gebracht. Anschließend wird das Piezo-Auslaufventil 7 geschlossen. Durch Öffnen des Sicherheitsventils 1 strömt Gas über den Steuerkanal 4 in das Steuervolumen 9 und öffnet das Regelventil 10, 11. Der Gasvolumenstrom durch den Massenstromsensor 15 ist dabei von der Druckdifferenz, dem Strömungsquerschnitt, dem Düsenausflussfaktor, der Dichte und dem Isentropenexponenten des Gases abhängig. Während des Öffnungsvorgangs (bis zur maximalen Position des Regelventils 10, 11) ist somit ein Signal am Massenstromsensor 15 detektierbar, dessen Wert proportional zum Gaseingangsdruck ist.
  • Je größer der gemessene Gaseingangsdrucks vor dem Start des Brenners ist, desto kleiner wird die Öffnungsposition des Gasregelventils 10, 11 vor dem Öffnen das Gaswegs über das Sicherheitsventil 2 eingestellt. Umgekehrt wird bei kleinem Gaseingangsdruck das Piezo-Einlaufventil 6 länger bestromt, um einen größere Öffnungsposition des Gasregelventils vor dem Öffnen das Gaswegs über das Sicherheitsventil 2 sicherzustellen. Auf diese Weise bleibt die Startbelastung und das Mischungsverhältnis von Brenngas und Luft bei unterschiedlichen Gaseingangsdrücken konstant.
  • Fig.4 zeigt die Ruhelage des als 3-Wege-Ventil ausgeführten Piezo-Auslaufventils 7 gemäß Figur 1. In Ruhelage ist dabei die Ventildurchströmung über den Bypass 12 und den Massenstromsensor 15 freigegeben, d.h. der Massenstromsensor wird parallel zur Hauptströmung über die Blende 13 durchströmt bzw. mit Druck beaufschlagt. In Arbeitsposition wird die Steuerleitung zum Steuervolumen 9 mit dem Massenstromsensor 15 verbunden, das heißt der durch die Steuerleitung fließende Gasmassenstrom, nicht jedoch der Gesamtgasmassenstrom, wird durch den Massenstromsensor 15 erfasst.
    • Bezugszeichenliste
    • 1)
    Sicherheitsventil
    2)
    Sicherheitsventil
    3)
    Gasanschlussleitung
    4)
    Einlaufsteuerleitung
    5)
    Auslaufsteuerleitung
    6)
    Piezo-Einlaufventil
    7)
    Piezo-Auslaufventil
    8)
    Membran
    9)
    Steuervolumen
    10)
    Ventil kegel
    11)
    Ventilsitz
    12)
    Druckausgleichsleitung
    13)
    Blende
    14)
    Bypassleitung
    15)
    Massenstromsensor
    16)
    Gasauslassleitung
    17)
    Feder
    18)
    gasführende Leitung
    19)
    Steuerleitung

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms mit einer gasführenden Leitung (18) zwischen einer Gasanschlussleitung (3) und einer Gasauslassleitung (16), in der sich ein Regelventil (10, 11) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur gasführenden Leitung (18) eine gasführende Steuerleitung (19) angeordnet ist, sich in der gasführenden Steuerleitung (19) ein Steuervolumen (9) befindet, welches auf einer Seite durch eine Membran (8) abgeschlossen ist, die Membran (8) auf der dem Steuervolumen (9) abgewandten Seite mit der Gasauslassleitung verbunden ist, stromab und stromauf des Steuervolumens (9) in der Steuerleitung (19) elektrisch angesteuerte Ventile (6, 7) angeordnet sind und der bewegliche Teil des Regelventils (10) mit der Membran (8) verbunden ist.
  2. Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (6, 7) Piezoventile oder ähnliche digitale oder kontinuierliche Mikrostellglieder sind.
  3. Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerleitung (19) im Vergleich zur gasführenden Leitung (18) einen geringen Querschnitt aufweist und / oder die Ventile (6,7) im Vergleich zur gasführenden Leitung (18) einen geringen Öffnungsquerschnitt aufweisen.
  4. Verfahren zum Einstellen eines Gasstroms mit einer Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms mit einer gasführenden Leitung (18) zwischen einer Gasanschlussleitung (3) und einer Gasauslassleitung (16), in der sich ein Regelventil (10, 11) befindet, wobei parallel zur gasführenden Leitung (18) eine gasführende Steuerleitung (19) angeordnet ist, sich in der gasführenden Steuerleitung (19) ein Steuervolumen (9) befindet, welches auf einer Seite durch eine Membran (8) abgeschlossen ist, die Membran (8) auf der dem Steuervolumen (9) abgewandten Seite mit der Gasauslassleitung verbunden ist, stromab und stromauf des Steuervolumens (9) Ventile (6, 7) angeordnet sind und der bewegliche Teil des Regelventils (10) mit der Membran (8) verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch Öffnen des Ventils (6) in der Steuerleitung (19) auf der Seite der Gasanschlussleitung (3) bei in der Steuerleitung (19) geschlossenem Ventil (7) auf der Seite der Gasauslassleitung (16) Gas in das Steuervolumen (9) einströmt, wodurch die Membran (8) kontinuierlich bewegt wird, wodurch das Regelventil (10, 11) kontinuierlich geöffnet wird,
    durch Schließen beider Ventile (6, 7) in der Steuerleitung (19) kein Gas in oder aus dem Steuervolumen (9) strömt, wodurch die Membran (8) nicht bewegt wird, wodurch das Regelventil (10, 11) in einer konstanten Position stehen bleibt,
    und durch Öffnen des Ventils (7) in der Steuerleitung (19) auf der Seite der Gasauslassleitung (16) bei in der Steuerleitung (19) geschlossenem Ventil (6) auf der Seite der Gasanschlussleitung (3) Gas aus dem Steuervolumen (9) ausströmt, wodurch die Membran (8) kontinuierlich bewegt wird, wodurch das Regelventil (10, 11) kontinuierlich geschlossen wird.
  5. Verfahren zum Einstellen eines Gasstroms nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Volumenstrommesseinrichtung (13, 15) vorhanden ist und die Ventile (6, 7) geöffnet beziehungsweise geschlossen werden, bis sich ein definierter Volumenstrom einstellt.
  6. Verfahren zur Messung des Eingangsdrucks eines Gasstroms mit einer Vorrichtung zum Einstellen eines Gasstroms mit einer gasführenden Leitung (18) zwischen einer Gasanschlussleitung (3) und einer Gasauslassleitung (16), in der sich ein Regelventil (10, 11) befindet, wobei parallel zur gasführenden Leitung (18) eine gasführende Steuerleitung (19) angeordnet ist, sich in der gasführenden Steuerleitung (19) ein Steuervolumen (9) befindet, welches auf einer Seite durch eine Membran (8) abgeschlossen ist, die Membran (8) auf der dem Steuervolumen (9) abgewandten Seite mit der Gasauslassleitung verbunden ist, stromab und stromauf des Steuervolumens (9) Ventile (6, 7) angeordnet sind und der bewegliche Teil des Regelventils (10) mit der Membran (8) verbunden ist, in der Gasanschlussleitung (3) stromauf der gasführenden Steuerleitung (19) ein erstes Sicherheitsventil (1) und in der gasführenden Leitung (18) stromab der gasführenden Steuerleitung (19) ein zweites Sicherheitsventil (2) angeordnet sind, und in der gasführenden Steuerleitung (19) stromauf des Steuervolumen (9) eine Volumenstrommesseinrichtung (13, 15) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Sicherheitsventil (2) während der Messung des Eingangsdrucks dauerhaft geschlossen ist, die Ventil (6, 7) in der gasführenden Steuerleitung (19) bei geschlossenem ersten Sicherheitsventil (1) zunächst geöffnet werden, dann das Ventil (7) in der gasführenden Steuerleitung (19) stromab des Steuervolumens (9) geschlossen wird, daraufhin das Sicherheitsventils (1) geöffnet wird und aus dem Signal am Massenstromsensor (15) der Gaseingangsdruck berechnet wird.
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