CH621858A5 - - Google Patents

Description

Vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinheit der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher bezeichneten Art.

Eine Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein einfaches und schnelles, jedoch insbesondere dichtes Drei-Wege-Magnetventil zu schaffen als Steuerung eines verbesserten Unterdruck-Schnell-Absperrventiles, welche Ventile zu einer Einheit zusammengebaut sind.

Eine Forderung von insbesondere Herstellern ist die Schaffung einer an einem Ölbrenner leicht anbringbaren Einheit mit einfachen und schnellen Funktionen und hervorragenden Dichtungseigenschaften mit einfachen Mitteln.

Die konventionellen Magnetventile sind für diese Zwecke ungeeignet, weshalb ein neues System zu schaffen ist.

Auch obliegt es der Erfindung, genanntes Schnell-Absperrventil weiter zu verbessern, insbesondere im Hinblick auf die Fixierung einer angewendeten Gummimanschette, die Anordnung eines Überströmkanals zum automatischen Auslüften, die Fixierung einer Druckwiderstandslänge, so dass die Eigenschaften genannter Gummimanschette wesentlich geringere Bedeutung haben und Druckschwankungen auf einen Rahmen von ± 50 g/cm2 begrenzen, sowie die Anordnung von Mitteln in einem Verteiler, die eine schnelle Schliess- und Öffnungsbewegung genannter Gummimanschette erlauben, wobei die Anfangsbeziehungsweise Endphase besonders ausgeprägt ist.

Aufgabe der Erfindung ist somit, den Stand der Technik weiterzuführen und eine geeignete und völlig funktionssichere Kombination verschiedener Organe und Einzelheiten zu schaffen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass eine Ventileinheit der genannten Art wie im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben, beschaffen ist.

Praktische Teste mit einer Ventilserie haben gezeigt, dass diese erfindungsgemässen Ventile ausser leichter Herstellbarkeit alle aufgestellten Anforderungen an Dichtheit und Funktionen im Übermasse erfüllen. Nach Prüfung aller Einheiten in 325 000 Starts und ebenso vielen Stopps konnten keine Undichtheiten oder andere Störungen festgestellt werden.

Bei vergleichenden Testen mit den im Handel befindlichen besten Zwei-Wege-Magnetventilen zeigte es sich, dass letztere eine mittlere Stoppzeit von Stromunterbrechung bis zum Verschwinden der Brennerflamme von 2°/ioo Sekunden haben, was Nachtropfen mit sich führt sowie Ausdrücken von im heissen Mundstück expandierten Öl mit der Folge, dass der Wirkungsgrad von Mundstück oder Düse und Turbulator rasch durch Russ- und Koksbildung herabgesetzt wurde. Die Einheiten der Testserie zeigten eine mittlere Stoppzeit von '/s genannter Zeit, das heisst 4/ioo Sekunden von Stromunterbrechung bis zum Verschwinden der Brennerflamme. Hier zeigt das Unterdruck-Schnell-Absperrventil, dass es in Vereinigung mit einem schnellen Steuerorgan allen konventionellen Funktionen völlig überlegen ist, wobei ausserdem jegliches Nachtropfen von Öl und Ausdrücken von expandiertem Öl aus der Düse vermieden werden. Nach 325 000 Starts und Stopps waren sowohl Düsen als auch Turbulator lediglich leicht angerusst und der Wirkungsgrad war der gleiche wie zu Beginn des Testes. Genannte Anzal Starts und Stopps entspricht einem Normal-Betrieb von 10 bis

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20 Jahren abhängig von der Kesselart. Der Aufbau der Einheit erlaubt eine Anbringung in beliebiger Lage, so dass eine Montage ganz auf den betreffenden Brenneraufbau abgestellt werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung gehen aus ? folgender Beschreibung unter Hinweis auf beigefügte Zeichnungen hervor, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel darstellen.

Figur 1 zeigt in diametralem Längsschnitt eine erfindungs-gemässe Ventileinheit in Ruhe- oder Sperrlage. i n

Figur 2 zeigt diesselbe Einheit in einer entsprechenden Ansicht in offener oder Arbeitslage.

Die erfindungsgemässe Einheit umfasst folgende Einzelteile:

Ventilgehäuse 1, Einlaufnippel 2, Bohrung 2a mit Gewinde u für 2, Einlaufkanal 3, Zwischenlegescheibe 4, Dichtung 5, Einsatz 6 mit Ansatz 7 und Einlaufloch 8, Ansatz 9 in Bohrung 2a als Anschlag für 6, Kugel 10 aus vorzugsweise Stahl, Bohrung 11 in 6, Boden 12 eines Hohlraumes 12a für die ölpassage, Auslaufkanal 13 und 12a, Sitz 13a für 10, Steuerstab 14 in 20 Kanal 13, Stichkanal 15, Retourkanal 16 für Nippel etc. zum Anschluss einer Retourleitung, Bohrung 17 zum Verankern eines Magnets, Hohlraum 17a, O-Ringdichtung 18, Magnetgehäuse 19, Bohrung 20 für 14, Magnetkern 21, Bohrung 21a in

21 mit nichtgezeigter Retourfeder am äusseren Ende, eine oder 25 mehrere Nuten 21b in 21, Magnetspule 22, Bohrung 23 kommunizierend mit 12a, Einlauf 24 in Gummimanschette 25, Unterdruckkammer 26, Bohrung 27 für Einsatz 28, Überströmkanäle 28a und Stoppwulst 29, Hohlraum 30, Bohrung 31 mit Gewinde, Auslaufmutter 32, 0-Ring 33, Bohrung 34 mit Ansatz 30 35 für 40, Auslaufkanal 36 Bohrung 37 für Nippel mit Anschluss an Brennerleitung 38 und Mundstück 39 (nicht gezeigt), Verteiler 40, Ringwulst 41 zum Verhindern, dass 25 in Richtung gegen die Bohrung 42 gleitet, Axialkanal 43, Querkanäle 44 zum Anschluss an Ringkanal 45, welcher mit Axialnu- 35 ten 46 in Verbindung steht. Verdickung 47 von 40, welche einen Anhalt für 25 gegen 28 bildet und 26 begrenzt, grösster Radius

48 von 40, Querkanäle 49 von 43, welche an einen Ringkanal 50 anschliessen, gerundeter Ansatz 51 von 50, Druckregulierstrecke 52 zwischen 51 und 53, wobei 53 ein Ringkanal ist und ->o 40 einen Durchmesser hat, der gleich gross oder etwas geringer ist als 26, divergierender Teil 54, wobei öl durch axiale Schlitze 55 passiert und 25 in diesem Bereich stärker anliegt, Verlängerung 56 von 55 zur Weiterführung des Stromes zu 36 und so weiter über sowohl 30 als auch 53-55. 45

Zur Überwindung des Druckes auf der Strecke 52 zwischen 51-53 ist eine so grosse Steigerung des Mediumflusses erforderlich, dass die Manschette 25 in der Unterdruckkammer 26 eine Lage gemäss Figur 2 einnimmt und fortlaufend behauptet. Der Druckunterschied zwischen 26—30 hält die Manschette in dieser so Lage.

Die Arbeitsweise einer solchen Einheit ist wie folgt:

Figur 1 zeigt die Einheit in Ruhe- oder Vorblaslage. In letzterer steht der Öldruck einer nicht gezeigten Brennerpumpe 55 über 3 und 8 am Kugelventil 10 an, welches am Sitz 7 anliegt und in dieser Dichtungslage von der Feder 21a gehalten ist,

welche auf den Magnetkern 21 einwirkt und die Kugel mit Hilfe des Steuerstabes 14 gemäss Figur 1 hält.

Nach Ablauf der Vorblaszeit wird die Spule 22 erregt und 60 der Magnetkern nimmt eine Lage gemäss Figur 2 ein. Dies geschieht äusserst schnell, zumal auch der Öldruck in der Bohrung 8 dazu beiträgt, sowohl die Kugel 10 als auch den Kern 21 und den Stab 14 fortzubewegen. Genannte Feder wird komprimiert und Öl fliesst von diesem Ende des Kerns 21 über die t,5 Nuten 21b in den Hohlraum 17a. Der Öldruck presst nunmehr die Kugel 10 gegen den Sitz 13 a, wohin sie von der Bohrung 11 gesteuert wurde, und dichtet völlig. Der Stab 14 hat jetzt keinen

Direktkontakt mit der Kugel 10 mehr. Öl fliesst nun über 12a—23-24-43. Da der Widerstand bei 50-51 grösser ist, fliesst das Öl in 44—45 und 46 hinein und presst die Manschette 25 nach aussen in eine Lage gemäss Figur 2. Während diser Phase wurde das Öl ausserhalb der Manschette 25 aus der Unterdruckkammer 26 verdrängt über die Überströmkanäle 28a sowie den Hohlraum 30 und die Schlitze 56, die mit dem Hohlraum 30 in direkter Verbindung stehen, über den Auslaufkanal 36 in den Auslauf 37 und weiter in die Brennerleitung und zur Brennerdüse, wobei die Verbrennung beginnt. Man erhält einen sehr schnellen Start ohne Tropfen, da die vom vorhergehenden Stopp eingesogene minimale Luftmenge zuerst austritt. Anschliessend fliesst das Öl über 49-50-51-52-53-55 in die Schlitze 56 und von hier aus in den Auslauf, wobei die Verbrennung fortsetzt und die Manschette ihre Lage gemäss Figur 2 beibehält. Die Manschette blockiert jetzt die Mündungen der Überströmkanäle 28a und da die Fläche dieser Kanäle zusammen relativ klein ist, kann der Gegendruck der Auslaufkammer 30 die Manschette 25 nicht beeinflussen, um eine Lage gemäss Figur 1 einzunehmen. Der Wulst 41 fixiert die Manschette 25 gegenüber der Bohrung 42 und der Wulst 29 gegenüber der Verdickung 47 mit dem grössten Radius 48, so dass ein Gleiten der Manschette ausgeschlossen ist. Die Strecke 52 zwischen 51-53 ergibt einen gleichförmigen Gegendruck, wobei eine die Ringnut 53 überragende Überschusslänge der Manschette 25 diese Funktion sicherstellt.

Am Ende der Verbrennung wird die Spule 22 stromlos und die Magnetfeder bewegt den Kern 21 in die Ruhelage, wobei der Stab 14 direkten Kontakt mit der Kugel 10 bekommt und sie stossartig vom Sitz 13a auf den Sitz 7 befördert, wobei öl durch die Nuten 21b passiert. Eine Drucksenkung geschieht nun schnell im Hohlraum 12a durch die Öffnung der Abzweigung 13 zum Retourkanal 16 über den Stichkanal 15, wobei ein Anschluss an die Saugseite der Pumpe bei Einrohrsystemen oder eine Pumpenretourleitung bei Zweirohrsystemen hergestellt wird. Der Unterdruck-Schnell-Absperrteil tritt bereits jetzt in Funktion und gleicht den Druck aus. Da der Kern 21 mit dem Stab 14 Schlagfunktion besitzt, ist keine grössere Präzision erforderlich, wenn der Kern 21 einen Kurzschlussring des Magnets erreicht, sondern dem Stab 14 kann ein Spiel gegeben werden, welches der geringeren Kraft entspricht, die erforderlich ist, um die Feder 21a zu komprimieren, gleichzeitig wie genannte Kraft gross genug ist, um den Gegendruck nach dem Öffnen zu überwinden auf dem Wege zum Sitz 7 und zur Dichtlage. Die letzte Phase wird dadurch verstärkt, dass der Unterdruckteil in Funktion ist und Öl unter Druck in den Hohlraum 12a zurückgepresst wird, wodurch die Kugel 10 beim Rückgang positiv beeinflusst wird. Mit anderen Worten lässt sich ein sehr kleiner Magnet mit geringem Kraftverbrauch einsetzen. Durch die Abzweigung 13 in den Stichkanal 15 und die Retourleitung 16 strömendes öl beeinflusst den Kern 21 nicht infolge dieses Flusses, da der Stichkanal 15 sich an die Abzweigung 13 anschliesst und bedeutend grösseren Durchmesser als diese zeigt, so dass der Kern 21 ausserdem entlastet und von Druckstössen geschützt wird, was zur sicheren Funktion eines schwachen Magnets beiträgt.

Der Druckfall in 12a pflanzt sich schnell durch 24—43-49—50 und 52 fort und die Manschette 25, die einem Gegendruck im Bereich der Strecke 52 ausgesetzt ist, legt sich entlang der Strecke 52 dichtend an. Die Absperrung in diesem Bereich geschieht unmittelbar, nachdem die Kugel 10 den Sitz 13a verlassen hat. Unter Überdruck stehendes Öl in der Kammer 26 verschwindet über 44-43-23-12a-13-15-16, da die Manschette 25 sich zusammenzieht und die innere Überdruckkammer 26 in eine äussere Unterdruckkammer 26 umwandelt. Infolgedessen wird öl gleichzeitig über 28a-30-5 6-36-37-38 und 39 ein- oder zurückgezogen mit der Folge, dass in die

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Düsenöffnung 39 eine kleine Luftmenge eingesogen wird, die jegliches Nachtropfen ausschliesst und verhindert, dass expandierendes öl während einer Stillstandsperiode zwischen Stopp und erneutem Start in geringem Umfange aus der Düse ausge-presst wird. In diesem Falle wird lediglich eine entsprechende 5 kleine Luftmenge ausgedrückt. Infolgedessen bleiben Koksund Russbildung aus. In der Endphase des Rücksoges tragen die Kanäle 46, welche dem Ringkanal 45 angeschlossen sind, wirksam dazu bei, dass die Manschette 25 schnell ihre Ausgangslage gemäss Figur 1 einnimmt und dabei die gesamte Kapazität der 10 äusseren Unterdruckkammer 26 wirksam machen kann.

Als wertvoll muss in diesem Zusammenhang die sichere Funktion des Kugelventiles 10 betrachtet werden, sowie der Anschluss eines grösseren Stichkanales 15 an die Abzweigung 13, welche so angeordnet ist, dass Fluss und Druck den Kern 21 nicht negativ beeinflussen; ferner der Schlag des Magnetkerns über den Stab 14 gegen die Kugel 10, wenn die Spule 22 stromlos wird; der die Manschette 25 gegenüber der Bohrung 42 fixierende Wulst 41 ; die beiden äusseren Axialkanäle 46, die sowohl ein schnelles Anheben als auch einen schnellen Rückgang der Manschette 25 erlauben und volle und schnelle Ausnutzung der gesamten Kapazität der Kammer 26 gestatten; die Anordnung der Kanäle 49-50, die für grösseren Gegendruck beim Start sorgen; die Strecke 52 zwischen den Teilen 51—53, die sich als völlig überlegen gezeigt hat im Hinblick auf den Erhalt eines konstanten Auslassdruckes, ohne dass Eigenschaften oder Dicke der Manschette 25 in allzu engen Grenzen zu halten sind; der Ringkanal 53, welcher öl von der gesamten Strecke 52 auslässt und zur weiteren Verlängerung der Lebensdauer der Manschette 25 beiträgt.

Zu beachten ist auch, dass der Nippel 2 in die Bohrung 2a so hart gegen die Scheibe 4 eingeschraubt ist, dass die Dichtung 5 komprimiert wird und einen konstanten Druck auf den Einsatz 6 ausübt, der in fixierter Lage gegen die Schulter 9 gehalten wird. Beim Vorblasen muss die Dichtung 5 gegen den Einsatz 6

dichten und die Verlängerung der Bohrung 2a. In Lage gemäss Figur 2 sind diese Dichteigenschaften nicht erforderlich.

Zu beachten ist auch, dass die Drucksenkung in 12a vonstatten geht, sobald die Kugel 10 den Sitz 13a verlassen hat, wobei die lichter Weite zwischen der Bohrung 11 und der Kugel 10 vorzugsweise geringer ist als die lichte Weite der Abzweigung 13 um den Steuerstab 14. Auf diese Weise sperrt das Unterdrück-Absperrventil den Abschnitt 52 bereits nach V100 bis2/im Sekunden ab. Der Druck aus der eingeschlossenen Kammer 26 weicht in den Hohlraum 12a und beeinflusst damit die Kugel 10 in die rechte Richtung auf ihrem Weg zum Sitz 7.

Der Steuerstab 14, welcher eine Verlängerung des Magnetkerns 21 darstellt, lässt sich lose im Magnetkern anbringen,

kann jedoch mit diesem durch eine gewisse Friktion oder Adhäsion folgen oder auch lose auf der Kugel 10 ruhen.

Die Kugel 10 ist rundherum von Wänden oder Wandabschnitten in nahem Anschluss geführt, so dass sie stets die rechte Lage in beiden Schliesslagen und in Zwischenlagen einnimmt.

Überströmkanäle 28a können in einer Vielzahl vorhanden sein, beispielsweise 3 bis 5, gleichförmig verteilt über den Umfang. Dagegen ist es ausreichend, zwei diametrale Nuten oder Schlitze 54 und 46 vorzusehen zum Erreichen einer zufriedenstellenden Funktion. Dank dem bestimmten Abstand in Axialrichtung zwischen dem Ringkanal 50 und dem Ringkanal 53 wird auf dieser Strecke bei massenproduzierten Gummimanschetten ein gleichförmiger und konstanter sowie dauerhafter Druck erzielt, der zur sicheren Funktion des Ventils beiträgt und zur Genauigkeit der Dosierung. Auf diese Weise vermeidet man ferner unterschiedliche Längen des Strömungsweges unter der Manschette, welches grosse Druckvariationen mit sich führen würde.

Ferner kann es vorteilhaft sein, zwischen den Schlitzen 55, 56 in Umfangsrichtung einen Stoppflansch 57 anzuordnen zur Begrenzung des auslaufnahen Manschettenendes.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

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1. Ventileinheit zum Regulieren eines Flüssigkeitsstromes, insbesondere eines östromes zu einer Brennerdüse, mit einem Ventilgehäuse mit Einlauf und Auslauf, welche miteinander über ein Absperr- und Rücksaugorgan kommunizieren, wobei 5 eine Retourleitung der Passage zwischen Einlauf und genanntem Organ angeschlossen ist, gekennzeichnet durch ein zwischen der als Sitz ausgeführten Mündung (13a) genannter Retourleitung (16) in genannte Passage und einem ebenso als Sitz ausgeführten Absatz (7) im Einlauf (3) angeordnetes 10 Kugelventil (10), welches rundum von Wänden oder Wandabschnitten (11,12) mit Spiel geführt ist, und welches vorgesehen ist, von einem Magnetkern (21) in Richtung gegen den Flüssigkeitsstrom zwecks Blockieren des Einlaufes und öffnen des Weges von genanntem Organ (25,40) zur Retourleitung beein- 15 flusst zu werden.

2. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetkern (21) zum Beeinflussen des Kugelventils (10) über einen Steuerstab (14) mit gegenüber der Kugel des Kugelventiles (10) geringerem Durchmesser vorgesehen ist, 20 welcher konzentrisch in eine in die genannte Passage ausmündende Abzweigung (13) grösseren Durchmessers als des Steuerstabes eingesetzt ist, so dass Flüssigkeit den Steuerstab in der genannten Abzweigung umströmen kann.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Ventileinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 25 dass der Steuerstab (14) lose oder axial verschiebbar in ein Sackloch (20) im Magnetkern (21) eingesetzt ist.

4.Ventileinheit nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, dass genannte Abzweigung (13) sich fortsetzt über einen Bodenhohlraum (17a) und Nuten (2lb) zum Magnetke n (21) 30 und an diesem vorbei zu seinem vom Kugelventil (10) gewendeten Ende (21a), welches unter Federdruck steht.

5. Ventileinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abzweigung (13) mit der Retourleitung (16) über einen Stichkanal (15) kommuniziert, der grösseren Durchmesser als 35 die Abzweigung zeigt.

6. Ventileinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass genanntes Absperr- und Rücksaugorgan von einem stab-förmigen Verteiler (40) gebildet ist, der von einer Gummimanschette (25) umgeben ist unter Freilassung der Eingangsöffnung 4« (24) zu einem im Verteiler blind endenden axialen Kanal (43), von welchem Querkanäle (44) und (49) abgezweigt sind, die in äusseren Ringkanälen (45) bzw. (50) ausmünden gegenüber einer Rücksaug- oder Unterdruckkammer (26) bzw. einer Auslaufkammer (30) mit der Manschette als Trennwand gegenüber « diesen Hohlräumen, welche miteinander durch Überströmkanäle (28a) kommunizieren.

7. Ventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gegenüber der Rücksaugkammer (26) gelegene Ringkanal (45) an äussere Axialkanäle (46) angeschlossen ist. 50

8. Ventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (40) zwischen dem der Auslaufkammer (30) gegenüberliegenden Ringkanal (50) und dem Auslauf (37) von einer durch die Manschette (25) abgedeckten Ringnut (53) 55 umgeben ist, von welcher mit dem Auslauf (37) kommunizierende axiale Schlitze (55,56) vorzugsweise diametraler Anordnung ausgehen, wobei die Strecke (25) zwischen genanntem Ringkanal (50) und der Ringnut (53) als Druckregulierstrecke vorgesehen ist.

9. Ventileinheit nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen zwischen den Schlitzen (55, 56) in Umfangsrichtung vom Verteiler (40) abragenden Stoppflansch (57) als Begrenzung des auslaufnahen Manschettenendes.

10. Ventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- <0 net, dass das auslaufnahe Verteilerende wenigstens im Bereiche der Schlitze (55, 56) zum Auslauf hin divergiert.

11. Ventileinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (40) zwischen der Rücksaugkammer (26) und dem auslaufnahen Ringkanal (50) verdickt (bei 48) ausgeführtist und mit dieser Verdickung über die Manschette (25) an einer Schulter (29) des Gehäuses anliegt.

12. Ventileinheit nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, dass die lichte Weite zwischen der Kugel und der diese umgebenden Wandung (11) geringer ist als die lichte Weite zwischen dem Steuerstab (14) und der diesen aufnehmenden Abzweigung (13).