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Thermoelektrisch gesteuertes halbautomatisches Sicherheitsventil für zwei oder mehr Brennstellen
Die Erfindung bezieht sich auf ein thermoelektrisch gesteuertes halbautomatisches Sicherheitsventil für zwei oder mehr Brennstellen, wobei jeder Brennstelle ein Thermoelement und jedem Thermoelement ein Elektromagnet zugeordnet ist und wobei diese Elektromagnete in einer Reihe einander benachbart derart angeordnet sind, dass bei Erregung sämtlicher Elektromagnete diese zu einer Säule zusammenhalten, welche das Abschlussorgan des Ventils sowie die mit diesem verbundene Ventilspindel, von der aus der Anker des dem Verschlussorgan nächst zugekehrten - inneren - Elektromagneten betätigbar ist, entgegen der Wirkung einer Richtkraft offen hält, wogegen bei Ausbleiben der Erregung für mindestens einen der Elektromagnete eine Auftrennung der Säule eintritt,
so dass durch den freiwerdenden Teil der Säule das Schliessen des Ventils veranlasst wird nach dem Patent Nr. 227412.
Die vorbeschriebenen Ventile haben, sofern ihr Arbeitshub gross ist, den Nachteil, dass der die Elektromagnete umfassende Aufbau (Schutzgehäuse) entsprechend gross ausgebildet werden muss. Aufgabe der Erfindung ist es also, den Gesamtarbeitshub des Ventils auf einen verhältnismässig kleinen Magnetankerhub zu reduzieren, so dass das Schutzgehäuse in seiner Bauhöhe klein gehalten werden kann. Für die vorbeschriebenen Ventile der verschiedenstenBaugrössen kann also derselbe Aufbau, das ist das Schutzgehäuse mit den von ihm umschlossenen Elektromagneten, verwendet werden.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht. dass die das Ventilverschlussorgan tragende Ventilspindel in an sich bekannter Weise mit einer Ringnut ausgestattet und in einer in einem Ventilgehäuse oder dessen Deckel axial verschiebbarenKupplungshülse gleitbar angeordnet ist, in der in ebenfalls an sich bekannter Weise in die Ringnut der Ventilspindel einrastbare Kupplungsstücke, z. B. Kugeln, vorgesehen sind und wobei an dem dem inneren Elektromagneten zugekehrten Ende der Kupplungshülse der diesem Elektromagneten zugeordnete Anker befestigt ist.
Eine besonders zweckmässige und einfache Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes erhält man dadurch, dass der Abstand der Kupplungsstücke von dem für die Ventilspindel in ihrer äusseren Endstellung dienenden, innerhalb der Kupplungshlllse angeordneten Anschlag, z. B. Hülsenboden, gleich ist dem Abstand der Ringnut von dem äusseren Ende der Ventilspindel.
Um das erfindungsgemässe Ventil in allen Einbaulagen verwenden zu können, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass auf der Kupplungshülse an ihrem dem Ventil verschlussorgan zugekehrten Ende ein Widerlager angeordnet ist und zwischen diesem Widerlager und dem als Gegenwiderlager dienenden Ventile-" häuse oder dessen Deckel eine Feder angeordnet und so dimensioniert ist, dass sie in allen Einbaulagen des Ventils bei einem unerregten oder mehreren unerregten Elektromagneten in der Lage ist, die KupplungshUlse mit dem auf ihr sitzenden Anker und gegebenenfalls an diesem haftenden Elektromagneten von dem oder den unerregten Elektromagneten abzuheben.
Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, bei welchem das Zündsicherheitsventil mit dem Hauptgasventil zu einer baulichen Einheit zusammenge-
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fasst ist. in Ruhestellung (linke Zeichnungshälfte) und in ZUndstellung (rechte Zeichnungshälfte).
In der Zeichnung bedeutet 1 ein Ventilgehäuse mit einem Gaseingangsstutzen 2 und einem Gasausgangsstutzen 3, an welchem eine zu nicht dargestellten Hauptbrennern der einzelnen Brennstellen fUhrende Gasleitung anzuschliessen ist. Es bedeutet ferner 4 einen Gaseingangsraum, der durch eine Wand 6 von einem Gasausgangsraum 5 getrennt ist. In dieser Wand 6 ist ein Ventildurchgang 7 vorgesehen, von dem aus ein Kanal 3a zu einer zu ebenfalls, nicht dargestellten Zündbrennern der einzelnen Brennstellen führenden Gasleitung abzweigt.
Dem Durchgang 7 sind von beiden Seiten Ventilteller 11 und 50 zugeordnet, von denen der eine im Gasausgangsraum 5 arbeitende Ventilteller 50 gleitend auf einem unter der Wirkung einer Rückholfeder 8 stehenden, von Hand über einen Druckknopf 9 betätigbaren Stössel 10 gelagert ist. Der Ventilteller 30 wird von einer gegen das Ventilgehäuse 1 sich abstützenden, auf Schliessen des Ventildurchganges 7 gerichteten Feder 51 belastet. Die RUckholfeder 8 ist jedoch stärker als die Feder 51, so dass der Ventilteller 50 in Ruhestellung durch einen am Ende des Stössels 10 vorhandenen Bund 52 vom Durchgang 7 abgehoben ist. Der andere, den Gaseingangsraum 4 abschliessende Ventilteller 11 und eine mit diesem starr verbundene Ventilspindel 12 stehen unter der Wirkung einer im Ventilgehäuse 1 sich abstützenden, auf Schliessen des. Ventildurchgangs 7 gerichteten Feder 13.
Der Gasausgangsraum 5 ist an den von dem Stössel 10 durchgriffenen Stellen des Gehäuses 1 und des Ventiltellers 50 nach aussen bzw. - bei durch den Ventilteller 50 abgeschlossenen Durchgang 7-gegenüber dem Durchgang 7 durch je einen Ring 14 abgedichtet.
Die Ventilspindel 12 ist mit einer Ringnut 12'ausgestattet. Die Ringnut 12'ist in einem mit"b'" bezeichneten Abstand vom freien Ende der Ventilspindel 12 angeordnet. Bei vom Ventilteller 11, geschlossenen Ventildurchgang 7 reicht das freie Ende der Ventilspindel 12 bis an in einer Kupplungshlllse 65 radial gleitbar angeordnete Kugeln 66 heran und liegt in der durch die Mitte der. Kugeln 66 bestimmten Ebene. Die Kugeln 66 haben von einem als Anschlag dienenden Boden 65'der KupplungshUlse 65 einen Abstand"b", der dem zuvor beschriebenen Abstand"b'"gleich ist. Die Kupplungshülse 65 ist gleitend und durch einen Ring 14'dichtend im Ventilgehäuse 1 oder dessen Deckel angeordnet.
Auf ihrem aus dem Ventilgehäuse 1 herausragenden Ende trägt die Kupplungshülse 65 eine fest mit ihr verbundene magnetisierbare Scheibe, die als Anker 15 eines dem Ventilgehäuse zugekehrten-inneren-Elektromagne- ten 16 dient. Über diesem Elektromagneten 16 sind axial fluchtend weitere Elektromagnete 17, 18 ange- ordnet, von denen der dem Ventil am weitesten abgekehrte-äussere-Elektromagnet 18 an einer sämtliche Elektromagnete umgreifenden, gleichzeitig als Schutzgehäuse 19 ausgebildeten Halterung 20 befestigt ist.
Auf dem andern, dem Ventildurchgang 7 zugekehrten Ende der Kupplungsbillse 65 ist eine als Widerlager für eine Feder 68 dienende Scheibe 67 angeordnet. Mit ihrem andern Ende stützt sich die Feder 68 an dem als Gegenwiderlager dienenden Ventilgehäuse 1 oder dessen Deckel ab. Die Feder 68 ist so di- mensioniert, dass sie in allen Einbaulagen des Ventils bei unerregtem oder unerregten Elektromagneten in der Lage ist, die Kupplungshülse 65 mit dem auf ihr sitzenden Anker 15 und gegebenenfalls an diesem noch haftenden Elektromagneten von dem oder den unerregten Elektromagneten abzuheben und den Ventildurchgang 7 abzusperren.
In ihrem dem Ventildurchgang 7 zugekehrten, die Kupplungshülse 65 aufnehmenden Teil ist an dem Ventilgehäuse 1 oder dessen Deckel eine Ausnehmung l'vorgesehen. Die Ausnehmung l'ist so dimensioniert, dass die Kugeln 66 durch die Ventilspindel 12 gedrückt radial nach aussen bis zur lichten Weite der Ausnehmung l'ausweichen können und alsdann die Ventilspindel 12 an den Kugeln vorbeigeführt werden kann. Mit dem Anschlagen der angehobenen Ventilspindel an den Boden 65'der K. upplungshUlse 65 wird nunmehr die Kupplungshülse 65 angehoben, wobei die Kugeln 66 durch die sich verengende Ausnehmung l'radial nach innen gedrückt werden und in die Ringnut 12'der Ventilspindel 12 einrasten.
Beim weiteren Anheben der Spindel 12 werden auch die auf der Kupplungshtilse 12 bzw. deren Anker 15 ruhenden Elektromagnete 16 und 17 bis zum Anschlagen des Elektromagneten 17 an den Elektromagneten 18 angehoben. Das Ventil ist alsdann in der in der rechten Hälfte der Zeichnung dargestellten Zünd- stellung. Die Elektromagnete 16 und 17 bleiben, sofern sie und der Elektromagnet 18 erregt sind, in ihrer äusseren Endstellung und auch der Anker 15 und die diesen tragende Kupplungshulse 65 sowie der mit ihr über die eingerasteten Kugeln 66 gekuppelte Ventilteller 11 bleiben in ihrer Arbeitsstellung. Der Ventildurchgang 7 ist also eingangsseitig geöffnet.
Die bereits erwähnte Halterung 20 ist mit dem Ventilgehäuse 1 starr verbunden. Sämtliche Elektromagnete sind vorzugsweise als Topfmagnete ausgebildet. In der Halterung 20 ist eine in alle Elektromagnete axial hineinragende, aus nichtmagnetischem Material bestehende Führungsstange 60 befestigt. Auf
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dieser Führungsstange sind alle Elektromagnete 16, 17 mit Ausnahme des äusseren Elektromagneten 18 gleitend gelagert. Durch die Halterung 20 isoliert hindurchgeführte Zuleitungen zu den Elektromagneten 16,17, 18 sind mit 25, an die Halterung 20 als Masse angeschlossene Ableitungen sind mit 26 bezeichnet. Der Boden sämtlicher Topfmagneten 16,17, 18 ist verstärkt und dient bei den Elektromagneten 16 bzw. 17 gleichzeitig als Anker für den nächstfolgenden äusseren Elektromagneten 17 bzw. 18.
Der Topfmagnet 18 ist an seinem verstärkten Boden an die Halterung 20 angeschraubt.
Die Elektromagnete 16 und 17 liegen in ihrer Ruhestellung und sofern sie oberhalb des Verschlussorgans 11 angeordnet sind, infolge ihres Eigengewichtes dicht aufeinander und ruhen allesamt auf dem Anker 15. In dieser Stellung hat und hält der mit der Ventilspindel 12 starr verbundene Ventilteller 11, unterstützt noch durch die Feder 13, den Ventildurchgang 7 geschlossen. Es ist somit in der Ruhestellung des Ventils der Gaseingangsraum 4 gänzlich abgeschlossen und ein Zutritt des Gases zu den Zünd- und Hauptbrennern nicht möglich (s. linke Hälfte der Zeichnung).
Jeder einzelne Elektromagnet 16,17, 18 ist über die Leitungen 25 und über die Masseleitungen 26 jeweils mit einem nicht dargestellten Thermoelement elektrisch verbunden, welches dem Zllndbrenner jeder Brennstelle zugeordnet ist ; der Thermostrom jedes Thermoelementes erregt beim Brennen der Zünd- flamme den zugehörigen Elektromagneten. Die auf Schliessen des Ventildurchganges 7 gerichtete Feder 13 ist so dimensioniert, dass sie den Ventildurchgang 7 nicht zu schliessen vermag, solange alle Elektromagnete 16,17, 18 erregt sind, in welchem Zustand die Elektromagnete 16,17 zusammen mit dem Anker 15 und dem mit diesem über die Kugeln 66 und der Ventilspindel 12 gekoppelten Ventilteller 11 an dem an der Halterung 20 befestigten Magneten 18 hängen.
Will man nun das erfindungsgemässe Ventil aus der in der linken Hälfte der Zeichnung dargestellten Ruhestellung in die in der rechten Hälfte der Zeichnung dargestellte Zündstellung überführen, dann ist der Druckknopf 9 und damit der Stössel 10 gegen die Wirkung der Feder 8 so weit einzudrücken, dass der Stössel 10 mit seinem Ende den Ventilteller 11 von seinem Sitz abhebt, worauf zunächst die Ventilspindel 12 die mit"b"bezeichnete Strecke (Kupplungshub) zurücklegt und alsdann den Anker 15 sowie die auf ihm liegenden Elektromagnete 16 und 17 so weit anhebt, dass der zunächst bestehende, mit "a" bezeichnete Luftspalt (Magnetankerhub) zwischen den Elektromagneten 17 und 18 geschlossen wird und damit die Elektromagnete 16,17, 18 eine geschlossene Säule bilden.
Der Gesamthub des Ventiltellers 11 setzt sich also aus den Hubstrecken"a"und"b"zusammen ; da der Kupplungshub"b"innerhalb, der Ma- gnetankerhub"a"ausserhalb des Ventilgehäuses 1 liegen, ist es möglich, die Bauhöhe des die Elektroma- gnete aufnehmenden Schutzgehäuses 19 nicht zu vergrössern, was anzustreben und ein Vorteil ist besonders bei Ventilen mit relativ grossem Arbeitshub. Durch das Eindrücken des Druckknopfes 9 und damit auch des Stössels 10 wird der Ventilteller 50 freigegeben und schliesst unter der Wirkung der Feder 51 von unten den Ventildurchgang 7 ab.
Das über den abgehobenen Ventilteller 11 aus dem Gaseingangsraum 4 in den Ventildurchgang 7 strömende Gas kann daher zunächst nicht in den Gasausgangsraum 5 eintreten, sondern strömt über den Kanal 3a zu den Zllndbrennern, wo es z. B. von Hand gezündet wird. Die jeder Zündflamme zugeordneten Thermoelemente erzeugen dannThermoströme, die über die Leitungen 25 und 26 die jeweils zugeordneten Elektromagnete 16,17 und 18 erregen. Die solcherweise erregten Elektromagnete bleiben nunmehr in der angehobenen Stellung aneinander haften und die vorerst nur durch Eindrücken des Druckknopfes 9 bzw. des Stössels 10 aus den Elektromagneten gebildete Säule bleibt durch Wirksamwerden der magnetischen Kräfte bestehen. Der Druckknopf 9 kann alsdann losgelassen werden.
Mit der Entlastung des Druckknopfes 9 wird durch die Wirkung der Rückholfeder 8, die, wie schon erwähnt, stärker ist als die Feder 51, der Ventilteller 50 vom Bund 52 des zurückgehenden Stössels 10 mitgenommen und entgegen der Wirkung der Feder 51 von seinem Sitz abgehoben. Damit kann das Gas durch den nunmehr beiderseitig geöffneten Durchgang 7 auch in den Gasausgangsraum 5 strömen und wird von dort über den Gasausgangsstutzen 3 zu den Hauptbrennern geleitet, wo es sich an den ZUndflammen entzündet. Die Anlage und somit auch das Sicherheitsventil ist dann in Betriebsstellung.
Erlischt aus irgendeinem Grund auch nur eine der ZUndflammen oder bleibt der Thermostrom irgendeines der Thermoelemente aus, dann fällt augenblicklich der vom zugehÏrigenE. 1ektromagneten gehalte-
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bundenen Ventilspindel 12 ab. Der Ventilteller 11, unterstützt durch die Wirkung der Feder 13, schliesst dann sofort den Ventildurchgang 7 ab. Es wird somit die weitere Gaszufuhr sowohl zu sämtlichen Hauptals auch zu sämtlichen ZUndbrennern augenblicklich unterbrochen, wodurch sämtliche Flammen erlöschen, sämtliche Thermoströme ausfallen und somit sämtliche Elektromagnete wieder in ihre Ruhelage zurückkehren. Die Wiederinbetriebnahme der Anlage erfolgt in der bereits beschriebenen Weise.
Ist die Druckknopf-Steuerung oberhalb des Ventildurchgangs angeordnet, was dann immer zweck-
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mässig ist, wenn die Hauptgasleitung nächst dem Erdboden verlegt ist, dann ruhen die unerregten Elektromagnete 16 und 17 infolge ihres Eigengewichtes auf dem Elektromagneten 18. Der Anker 15 und die ihn tragende Kupplungshülse 65, eventuell auch der an dem Anker 15 haftende Elektromagnet 16 mit oder ohne Elektromagnet 17, solange diese noch erregt sind, werden zufolge der auf die Kupplungshülse 65 wirkenden Feder 68 und zufolge der anfangs noch über die eingerasteten Kugeln 66 wirkende Feder 13 von dem Elektromagneten 16 bzw. 17 oder 18 abgehoben und bleiben abgehoben.
Unter der Wirkung der Feder 13 hebt sich die Ventilspindel 12 innerhalb der Kupplungshülse 65 und der Ventilteller 11 schliesst, nachdem zuvor die Kugeln 66 aus der Ringnut 12* in dieAusnehmung l* gedruckt sind, den Ventildurchgang 7. Die Inbetriebnahme des Ventils erfolgt in der bereits beschriebenen Weise.
Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel ist für drei zu sichernde Brennstellen verwendbar. Bei Erhöhung oder Verminderung der Zahl der zu Überwachenden Brennstellen müssen entsprechend mehr oder weniger bewegliche Elektromagnete auf der Führungsstange 60 aufgereiht werden.
PATENTANSPRÜCHE ;
1. Thermoelektrisch gesteuertes halbautomatischessicherheitsventil für zwei oder mehr Brennstellen, wobei jeder Brennstelle ein Thermoelement und jedem Thermoelement ein Elektromagnet zugeordnet ist und wobei diese Elektromagnete in einer Reihe einander benachbart derart angeordnet sind, dass bei Erregung sämtlicher Elektromagnete diese zu einer Säule zusammenhalten, welche das Abschlussorgan des Ventils sowie die mit diesem verbundene Ventilspindel, von der aus der Anker des dem Verschlussorgan nächst zugekehrten-inneren-Elektromagneten betätigbar ist, entgegen der Wirkung einer Richtkraft offen hält, wogegen bei Ausbleiben der Erregung für mindestens einen der Elektromagnete eine Auftrennung der Säule eintritt,
so dass durch den freiwerdenden Teil der Säule das Schliessen des Ventils veranlasst wird nach Patent Nr. 227412, dadurch gekennzeichnet, dass die das Ventilverschlussorgan (11) tragende Ventilspindel (12) in an sich bekannter Weise mit einer Ringnut (12') ausgestattet und in einer in einem Ventilgehäuse (1) oder dessen Deckel axial verschiebbaren Kupplungshalse (65) gleitbar angeordnet ist, in der in ebenfalls an sich bekannter Weise in die. Ringnut (12') der Ventilspindel (12) einrastbare Kupplungsstücke (66), z. B. Kugeln, vorgesehen sind und wobei an dem dem inneren Elektromagneten (16) zugekehrten Ende der Kupplungshülse (65) der diesem Elektromagneten (16) zugeordnete Anker (15) befestigt ist.