DE4337703C1 - Mehrfachstellgerät mit eingangsseitigem Regler - Google Patents
Mehrfachstellgerät mit eingangsseitigem ReglerInfo
- Publication number
- DE4337703C1 DE4337703C1 DE4337703A DE4337703A DE4337703C1 DE 4337703 C1 DE4337703 C1 DE 4337703C1 DE 4337703 A DE4337703 A DE 4337703A DE 4337703 A DE4337703 A DE 4337703A DE 4337703 C1 DE4337703 C1 DE 4337703C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve
- pressure
- control
- gas
- seat
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
- F23N1/027—Regulating fuel supply conjointly with air supply using mechanical means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2225/00—Measuring
- F23N2225/04—Measuring pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Feeding And Controlling Fuel (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Verhältnisdruckregler nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches Mehrfachstellgerät ist auf dem Markt bekannt und
beispielsweise in der Firmenschrift der Firma Kromschröder
mit dem Titel "Kompakteinheiten", 2/1989, insbesondere "Aus
führung CG. V", Seiten 10 ff., zumindest teilweise beschrie
ben.
Pilot-Verbundregler für eine Gas/Luft-Verbundregelung sind
an sich bereits beispielsweise aus DE 31 46 591 A1 oder
DE 34 43 532 A1 bekannt. Sie sind dort jedoch nicht in Zu
sammenhang mit einem Mehrfachstellgerät der eingangs ge
nannten Art beschrieben.
Das Prinzip der Servoregelung mit einem Druckmittelstrom ist
auch aus der DE 35 31 665 A1 bekannt. Bei dem dort beschrie
benen Membrandruckregler dient ein und dasselbe Ventil
gleichzeitig als Regelventil und als Absperrventil für einen
Druckmittelstrom. Durch vollständiges Schließen des Regel
ventils kann eine Sicherheitsabsperrung erfolgen. In der
DE 35 31 665 A1 ist jedoch keine Gas/Luft-Verbundregelung,
also die gleichzeitige Regelung eines Gemisches zweier
Druckmittel beschrieben. Außerdem wird in der Druckschrift
lediglich ein Einfachsitzventil zur Steuerung des Haupt
volumenstromes gezeigt und es sind auch keine miteinander
verbundenen Regelmembranen vorhanden, von denen eine mit dem
statischen Druck pl der Verbrennungsluft und die andere mit
dem statischen Brennerdruck pbr eines brennbaren Gases be
aufschlagt wird.
Aus der DE 40 08 493 A1 schließlich ist zwar die Verwendung
eines Doppelsitz-Hauptventils bekannt, welches bei einem
Gasdruck-Regler, der nach dem Servoprinzip arbeitet, einge
setzt ist, jedoch ist ebensowenig wie bei der DE 35 31
665 A1 ein zusätzliches Sicherheitsventil vorgesehen und es
fehlt auch eine zweite Regelmembran, so daß eine Gas/Luft-
Verbundregelung mit einer derartigen Anordnung nicht möglich
ist. Daher treten bei einem solchen Einfachstellgerät auch
nicht die technischen Probleme auf, die die Konstruktion ei
nes Mehrfachstellgerätes mit sich bringt.
Ein Nachteil der eingangs genannten bekannten Mehrfachstell
geräte, bei denen das Regelventil am Ausgang des Gasstromes
angeordnet ist, besteht in einer relativ hohen Empfindlich
keit des Regelsystems gegen schnelle Druckschwankungen von
der Brennerseite her, weil das Stellglied den vom Brenner
her kommenden Druckimpulsen ziemlich direkt ausgesetzt ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Geräte liegt in der Be
nutzung eines Einfachventils als Regelventil, was zu einer
hohen Abhängigkeit der Ventilfunktion vom Eingangsdruck
führt. Das gleiche gilt auch für die Funktion des Sicher
heitsventils, das überlicherweise ebenfalls als Einfach
ventil ausgeführt ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Geräte besteht darin, daß der auf das Regelventil wirkende
Steuerdruck immer um den Druckabfall mindestens zweier
Ventile vermindert ist, so daß nur ein wesentlich geringerer
Teil der maximal nutzbaren Gasdruckenergie des strömenden
Brenngases für den Steuerdruck ausgenutzt werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Mehr
fachstellgerät der eingangs geschilderten Art vorzustellen,
das eine geringere Empfindlichkeit des Regelsystems gegen
schnelle Druckschwankungen von der Brennerseite her sowie
eine geringe Abhängigkeit der Ventilfunktionen des Regel
ventils und des Sicherheitsventils vom Eingangsdruck auf
weist. Außerdem soll eine wesentlich bessere Ausnutzung der
im Gasdruck vorhandenen Energie für den Steuerdruck ermög
licht werden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Vorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die kennzeichnen
den Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die eingangsseitige Anordnung des Regelventils ist ei
nerseits eine maximale Energieausnutzung des Gasdrucks des
einströmenden Brenngases für den Steuerdruck möglich, ande
rerseits ist das Stellglied des Regelventils nicht mehr di
rekt den Druckimpulsen vom Brenner her ausgesetzt. Die Aus
bildung des Regelventils und des Sicherheitsventils als Dop
pelsitzventile vermindert außerdem die Eingangsdruckabhän
gigkeit der Ventilfunktionen, da durch die Doppelsitzanord
nung ein eingangsseitiger Druckkräfteausgleich bewirkt wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Mehrfachstellge
rätes liegt darin, daß durch die Verbindung des Mitteldruck
raums mit dem Raum oberhalb der Steuermembran einerseits und
zu dem Gasstromeingang und damit über die Längsbohrung des
Stellglieds zu dem Raum unterhalb der Steuermembran anderer
seits bei einer Druckprüfung des Mehrfachstellgeräts durch
Aufpumpen des Mitteldruckraums an beiden Seiten der Steuer
membran der gleiche Prüfdruck anliegt, so daß die Membran
nicht unnötig nur einseitig belastet wird.
Für den Einsatz des erfindungsgemäßen Mehrfachstellgerätes
bei höheren Drücken ist bei der Ausführungsform nach An
spruch 2 an der Oberseite des Stellgliedes ein 2/2-Wegeven
til vorgesehen, das eine Längsbohrung der Ventilstange ge
genüber dem Eingangsdruck pe verschließen oder öffnen kann.
Bei einer vereinfachten Ausführungsform, bei der dieses 2/2-
Wegeventil nicht vorhanden ist, sollte der Druck im Steuer
druckraum dadurch begrenzt werden, daß keine höheren Ein
gangsdrücke pe als etwa 25 mbar zugelassen werden.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 3 wird das Schnell
schlußverhalten des Sicherheitsventiles erheblich verbessert
und eine Dichtheitsprüfung durch Aufpumpen des Mittelraums
führt mit Sicherheit nicht zu inneren Verspannungen an den
Membranen oder anderen empfindlichen Teilen.
Bei einer vereinfachten Ausführungsform nach Anspruch 4 kann
das 3/2-Wegeventil zwischen dem Steuerventil und dem Steuer
druckraum entfallen.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 5 werden zu starke
Druckschwankungen an der Steuermembrane vermieden.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 6 kann das Mehrfach
stellgerät kann bei einem bestimmten, vorgegebenen Gas/Luft
druckverhältnis betrieben werden.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 7 läßt sich in gewis
sen Grenzen ein jeweils gewünschter Betriebspunkt einstel
len.
Die Waagenkonstruktion der Ausführungsform nach Anspruch 8
ist besonders empfindlich und technisch relativ einfach her
stellbar.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 9 können an der Gasre
gelmembran zwei gegeneinander wirkende Federn eingebaut
sein. Eine solche Anordnung gestattet eine Kennlinien-Par
allelverschiebung bei dem im Brenner angebotenen Gemisch in
Richtung auf einen Gas- oder Luftüberschuß.
Technisch einfach realisierbar ist die Ausführungsform nach
Anspruch 10. Derartige Elektromagnete sind besonders genau
und empfindlich ansteuerbar und im Gegensatz zu mechanischen
Einrichtungen, die eine ähnliche Leistung erbringen könnten,
relativ preisgünstig erhältlich.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 11 wird nur eine ge
meinsame Stromversorgung für beide Magnetspulen erforder
lich.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 12 kann auf einfache
Weise ein gleichzeitiges Öffnen bzw. Schließen von Regelven
til und Sicherheitsventil garantiert werden, so daß das Re
gelventil als zusätzliches schnelles Sicherheitsventil
wirkt.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 13 ist gegenüber be
kannten Doppelsitzventilen auch der obere Ventilteller klei
ner als der lichte Durchmesser des oberen Ventilsitzes, was
zu einer Material- und Gewichtseinsparung führt. Der Außen
durchmesser dDU des unteren Dichtungsmittels kann dabei ge
rade um soviel größer als der lichte Innendurchmesser dSO
des oberen Ventilsitzes gewählt werden, daß die Elastizität
des Dichtungsmittels ausreicht, um den unteren Ventilteller
durch die obere Ventilöffnung hindurchzuführen. Dazu kann
der untere Ventilteller beispielsweise unter einem geeigne
ten Winkel durch die obere Ventilöffnung hindurchgewunden
oder mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung mit einem Ein
laufkegel hindurchgedrückt werden. Weiterhin kann der beim
Stand der Technik notwendige Unterschied zwischen dem Innen
durchmesser d′SO und d′SU der beiden Ventilsitze verringert
werden. Da der Anpreßdruck, mit dem die Dichtungsmittel ge
gen die Dichtflächen der Ventilsitze gedrückt werden, insbe
sondere von der Fläche der Auflage abhängt, führt eine Redu
zierung des Unterschieds der Innendurchmesser d′SO und d′SU
zu einer besseren gleichmäßigen Anpreßdruckverteilung der
beiden Ventilsitze.
Bei den Dichtungsmitteln, insbesondere bei dem am oberen
Ventilteller eines Doppelsitzventils gemäß dem Stand der
Technik wirkt eine axial auf den Ventilkörper wirkende
Dichtkraft ebenfalls axial zwischen Ventilsitz und zugehöri
gem Dichtungsmittel. Nach längeren Geschlossenstellung des
Ventils ist aufgrund des Haftens zwischen den elastomeren
Dichtungsmitteln und den Dichtungsflächen aus Metall zum
Öffnen des Ventils eine Losreißkraft erforderlich. Da diese
Losreißkraft ein Vielfaches der vorgespannten Sollwertfeder
kraft eines Reglers betragen kann und zum Öffnen keine zu
sätzliche Hilfsenergie zur Verfügung steht, kann das Doppel
sitzventil nicht mehr geöffnet werden. Demgegenüber wirkt
bei der Ausführungsform nach Anspruch 14 eine auf den Ven
tilkörper wirkende axiale Kraft nicht nur in axialer Rich
tung zwischen Dichtungsmittel und Ventilsitz, sondern führt
zu einer Verbiegung und gegebenenfalls einer radialen Verla
gerung der Dichtungsmittel nach innen. Diese in der ge
schlossenen Stellung des Doppelsitzventils auf die Dich
tungsmittel wirkenden Biegemomente können beim Öffnen des
Doppelsitzventiles in eine axiale Kraft nach oben umgesetzt
werden. Die Kraft eines Haftens zwischen den Dichtungsmit
teln und den Dichtungsflächen kann so deutlich verringert
werden.
Bei der Ausführungsform nach Anspruch 15 heben sich die auf
grund eines im Ventilraum herrschenden Drucks auf die wirk
samen Abdichtungsflächen der beiden Ventilteller wirkenden
axialen Kräfte gerade auf. In diesem Fall ist nur eine ge
ringe zusätzliche Kraft erforderlich, um das Ventil als
Durchflußbegrenzer in seiner geschlossenen Stellung zu hal
ten. Wird das Doppelsitzventil insbesondere als empfindli
ches Stellglied eines Reglers verwendet, so ist gerade die
ser exakte Kraftausgleich gefordert.
Die Erfindung wird in folgendem anhand der in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und er
läutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entneh
menden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Er
findung einzeln, für sich oder zu mehreren in beliebigen
Kombinationen Anwendung finden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schnittbild durch das erfindungs
gemäße Mehrfachstellgerät;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines
Gasgebläsebrenners mit druckseitiger Luftklappe;
Fig. 3 einen Schnitt der durch den erfindungsgemäßen
einstellbaren Verbundregler mit Teilschnitt durch
die Gasarmatur;
Fig. 4 wie Fig. 3, aber mit Vorrichtung zur Nullpunktsver
stellung der Waagearme;
Fig. 5a einen schematischen axialen Längsschnitt einer
ersten Ausführungsform eines besonders
vorteilhaften Doppelsitzventils;
Fig. 5b eine axiale Längsschnitthälfte einer zweiten
Ausführungsform eines vorteilhaften
Doppelsitzventils; und
Fig. 5c eine axiale Längsschnitthälfte eines bekannten
Doppelsitzventiles.
Grundsätzlich besteht bei jeder offenen Verbrennung zwischen
dem jeweiligen Brenngas und der Verbrennungsluft ein be
stimmtes Massenverhältnis, um das zündfähige Gemisch zu bil
den und aufrechtzuerhalten. Bei atmosphärischen Brennern
wird die Gemischbildung ohne Zuhilfenahme fremder Energien
gesteuert, indem der aus einer Düse austretende Gasstrahl
dadurch geändert wird, daß der Vordruck des Gases je nach
Leistungsanforderung angehoben oder abgesenkt wird. Die
Energie des ausströmenden Gasstrahls reißt die erforderliche
Umgebungsluft mit und vermischt sich mit ihr zu einem zünd
fähigen und brennbaren Gemisch.
Der Vorgang der Gemischbildung hängt von den geometrischen
Verhältnissen am Düsen- und Mischkopfbereich des Brenners ab
und läßt ohne zusätzliche Maßnahmen keine verbessernden Ein
griffe in die Gemischbildung zu. Wegen ihres einfachen Auf
baus sind diese Brennertypen weit verbreitet und ermöglichen
über einen weiten Bereich eine Leistungsanpassung an einen
schwankenden Wärmebedarf. Der hier vorliegende Gas-Luft-Ver
bund ist ein die Strömungsmechanik konsequent ausnutzender
ungeregelter Verbund.
Der mechanische Verbund stellt eine reine Steuerung der
Durchflußquerschnitte für die Luft- und Gasmenge dar, wobei
die Verringerung des Luftklappenquerschnittes auch eine Ver
ringerung des Querschnittes an der Gasdrossel zur Folge hat.
Mit Hilfe von zusätzlichen kinematischen Hebeleingriffen
können in jedem Leistungsbereich für jedes Brenngas Anpas
sungen an das Gas-Luft-Verhältnis vorgenommen werden, was
das Einstellen derartiger Verbunde zu einer komplizierten
Arbeit für einen hochspezialisierten Fachmann werden läßt.
Als Nachteil des mechanischen Verbundes kann das Fehlen ei
ner Regelung und der Kompensation des Feuerraumdruckes be
trachtet werden, was hingegen beim pneumatischen Verbund oh
ne besonderen Aufwand von der Armatur selbst übernommen
wird. Beim pneumatischen Verbund sind es die aus der Pneuma
tik bekannten Größen des statischen Druckes und des Diffe
renzdruckes, die zur Steuerung und Regelung verwendet werden
und die diesem Verbund seinen Namen gaben.
Das Ziel einer Verbundregelung besteht darin, die Massen
ströme der Verbrennungsluft - mit definiertem Sauerstoffan
teil - und des Brenngases - mit definierter Zusammensetzung
und entsprechendem Heizwert - in einem festen Verhältnis
einander zuzuordnen, wenn die Brennerleistung im vorgegebe
nen Leistungsbereich variiert. Die Verbrennungsgüte, gemes
sen an der Schadstoffarmut der Abgase ist das Maß für die
Zuordnung der beiden Massenströme.
Da der Gebläseluftdruck der Verbrennungsluft die Führungs
größe darstellt, handelt es sich beim pneumatischen Verbund
um eine "verbrennungsluftdruckabhängige Regelung".
Beim Gasgebläsebrenner saugt ein in Fig. 2 schematisch dar
gestelltes Radialgebläse 30 die Umgebungsluft an und drückt
die verdichtete Luft über eine Luftklappe 31 durch einen
Strömungskanal in den Feuerraum 40 des Kessels. Die durch
flußbestimmende Engstelle bildet im Flammrohr die Stauschei
be 32 aus, die durch besondere Gestaltung für eine intensive
Durchmischung der Luft mit dem Brenngas sorgt. Bei nicht
drehzahlgeregelten Gebläsen stellt eine motorbetriebene, auf
der Ansaug- oder Druckseite des Gebläses angeordnete Luft
klappe die erforderliche Luftmenge ein.
Das Gebläse 30 hat ausschließlich die Aufgabe, die Ver
brennungsluft in ausreichender Menge bereitzustellen. Der
momentane Volumenstrom bildet sich im Strömungsabschnitt vor
der Stauscheibe 32 durch einen statischen Druckanteil ab,
der als repräsentative Meßgröße am Abgriff 33 für den Luft
druck für die Regelung herangezogen wird.
Die engste Stelle für den Gasstrom bildet nach Fig. 2 die
Gasdüse 34, die sich aus mehreren Einzelbohrungen zusammen
setzen kann. Das volumenstrombestimmende Druckgefälle wird
gebildet durch den in der Gaszufuhr 35 - Abgriff 36 Gasdruck
in Fig. 2 - gemessenen statischen Druck in einer glatten
Rohrleitung und dem im Feuerraum 40 sich ausbildenden Druck.
Die in beiden Medien enthaltene Druckenergie wird zur Über
windung von Strömungsverlusten sowie zur Gemischbildung und
zur Ansteuerung des Verbundreglers eingesetzt.
Bei Einsatz eines pneumatischen Verbundreglers bleiben die
Querschnittsflächen der engsten Stellen für Luft und Gas im
Brenner unverändert. In der Regel kann der Zweistufenbrenner
bis auf die elektrische Ansteuerung voll übernommen werden.
Zur Steuerung der Brennerleistung wird - wie vom Zweistufen
brenner her bekannt - die Luftmenge verändert. Dies ge
schieht durch kontinuierliches Öffnen oder Schließen der
Luftklappe oder durch Verändern der Gebläsedrehzahl selbst,
was den Gesamtwirkungsgrad des Brenners verbessert.
Der sich ändernde Luftvolumenstrom als Steuergröße bestimmt
die ihm zuzuordnende Gasmenge. Hierbei wird der physikali
sche Effekt genutzt, daß bei unveränderter Strömungskanal
geometrie der gemessene statische Druck an der Rohrinnenwand
den aus der Pneumatik bekannten physikalischen Gesetzmäßig
keiten folgt. Die Änderung des statischen Gebläsedruckes
dient als Führungsgröße für den pneumatischen Verhältnis
regler zur Anpassung des Gasdruckes in der Gaszuführungs
leitung, mit der Maßgabe, daß ein voreingestelltes, in sei
ner Verbrennung schadstoffarmes Mischungsverhältnis von Gas
zu Luft im vorgegebenen Leistungsbereich des Brenners erhal
ten bleibt.
Der pneumatische Verbund stellt, wie nachfolgend gezeigt
wird, einen echten Regelkreis dar. Die einzige Einschränkung
bezüglich der zu lösenden Aufgabe der Zuordnung von Massen
strömen liegt darin, daß von den hierfür zu berücksichtigen
den physikalischen Größen lediglich die statischen Druck
komponenten der Gebläsedruckluft und des Brenngases verwen
det werden. Diese Drücke werden in einem Momentenvergleicher
bzw. einem Kräftevergleicher so gegeneinandergeschaltet, daß
das Momenten- oder Kräftegleichgewicht den ausgeregelten,
quasistatischen Zustand darstellt, in dem das Gemisch den
hygienischen Verbrennungs-Bedingungen in jedem Leistungs
punkt entspricht.
Die beiden statischen Drücke werden auf Membranflächen zu
Kräften und an Hebelarmen zu Momenten, die nach Vorgabe der
Konstruktion entweder Kräfte- oder Momentengleichgewichtsbe
dingungen zu erfüllen haben.
Die möglichst nahe vor den jeweils engsten Düsenquerschnit
ten zu erfassenden statischen Drücke stellen eine brauchbare
und kostengünstige technische Lösung bezüglich der zu lösen
den Aufgabe dar.
Der Einbau von zusätzlichen Blenden oder Düsen in die "Meß
leitungen" für Luft und Gas würde zwar den Vorteil einer
dichteabhängigen Meßwerteerfassung zur Bestimmung des jewei
ligen Massenstromes bringen, aber gleichzeitig den Brenner
und die Verbundarmatur für Heizungsanlagen verteuern ohne
einen entsprechenden Zugewinn an Genauigkeit.
Der nachfolgend beschriebene pneumatische Verbundregler
stellt, wie die vielfältigen Erfahrungen zeigen, ein sehr
effizientes System dar, den feuerungstechnischen Wirkungs
grad und den Jahresnutzungsgrad eines Wärmeerzeugers zu ver
bessern und seine Inbetriebnahme wesentlich zu erleichtern.
Eine werksseitige Voreinstellung des Brenners und des Ver
bundreglers erleichtert diese Aufgabe. Wechselnde Feuerraum
drücke werden vom Verbundregler so berücksichtigt, daß sich
das Verbrennungsergebnis nicht ändert, was sich besonders im
kleinen Leistungsbereich sehr vorteilhaft auf die Schad
stoffzusammensetzung auswirkt. Die Aufschaltung des Feuer
raumdruckes ermöglicht sowohl für das Gas als auch für die
Luft eine Druckdifferenzaufschaltung auf den Verbundregler,
wodurch das Regeln von Massenströmen ermöglicht wird, was
diese Armaturen in besonderer Weise auszeichnet.
Der Verbundregler ist getrennter oder integrierter Bestand
teil einer Gas-Sicherheits-Armatur mit zwei A-Ventilen und
einem Servoregler, dessen Stellglied gleich sein kann mit
dem Stellglied eines der beiden Ventile. Eine prinzipielle
Darstellung mit dem Servoregler am Armatureneingang ohne
Magnetantriebe zeigt Fig. 3. Basis bildet die Gasstraßenan
ordnung der GasMultiBloc-Baureihe. Der Verbundregler ist ei
ne Funktionserweiterung dieser bekannten Mehrfachstellglie
der. Im folgenden soll der geregelte Servoantrieb im einzel
nen erläutert werden.
Jeder Servoantrieb benötigt, um funktionieren zu können,
Energie. Kann diese Energie aus bereits vorhandener, an
stehender Energie abgezweigt werden, wird von Hilfsenergie
gesprochen. Da in der Regel der Gaseingangsdruck der größte
unter den in Frage kommenden Drücken ist, wird er zu Hilfe
leistungen herangezogen. Der Gas-Eingangsdruck pe wird durch
die Bohrung 3 im Stellglied 1 in den Raum 4 unter die Steu
ermembran 2 geführt. Damit steht der höchste vorhandene
Druck zur Bewegungssteuerung des kompletten Stellgliedes -
einschließlich Steuermembran und Membranteller - zur Ver
fügung.
Der Raum 5 oberhalb der Steuermembran ist über den Ver
bindungskanal (Dämpfungsdüse) 6 mit dem Mitteldruckraum 7
zwischen den beiden Sicherheitsventilen verbunden. In diesem
Raum herrscht der Ausgangsdruck pm des Servoreglers.
Ein Servoregler oder vorgesteuerter Regler liegt dann vor,
wenn das Kräftegleichgewicht an der Steuer- oder Arbeitsmem
bran des Hauptreglers ohne Zuhilfenahme einer Sollwertfeder
kraft oder einer Gewichtskraft ausschließlich durch Druck
kräfte und das Eigengewicht des Gesamtstellgliedes herge
stellt wird.
Der vom Stellglied 1 freigegebene Durchflußquerschnitt am
ersten Ventil stellt für das Gas eine mehr oder minder star
ke Drosselstelle dar, so daß der Mittelraumdruck pm immer um
den Druckverlust an Stellglied 1 kleiner ist als der Ein
gangsdruck selbst. Bei vorhandener Strömungsgeschwindigkeit
liegt immer ein Druckgefälle (pe - pm) vor, zumal das am
Eingang mit dem Druck pe einströmende Gas zunächst durch
eine Filtermatte 18 aus Fasern geführt wird.
Nach dem Durchströmen des vollständig geöffneten Ventils 8
hat sich der Gasdruck im Gehäuseausgang auf den Ausgangs
druck pa reduziert. Kurz vor der Gasdüse nach weiteren
Druckverlusten in der Gaszuführungsleitung hat sich dieser
Druck auf den Brennerdruck pbr (Abgriff Gasdruck in Fig. 2)
reduziert, der als Meß- und Regelgröße an den Anschluß 9 des
Verbundreglers geführt wird. Dieser Brennerdruck wirkt auf
die gasseitige Reglermembran 13.
Am Anschluß 10 wird der statische Druck der Verbrennungsluft
pl eingeleitet und an Anschluß 11 der in der Brennkammer
herrschende Feuerraumdruck pf. Wird der Brennerdruckanschluß
mit großem Querschnitt versehen, so wird der Luftanschluß
sehr häufig gedrosselt, um eine dämpfende Wirkung zu erzie
len.
Der im Steuerdruckraum 4 unter der Steuermembran herrschende
Druck pst wird durch das Abströmventil 12 in seiner Druck
höhe gesteuert. Das Stellglied des Ventils 12 ist hier mit
der Reglermembran für den Brennerdruck identisch. Der Steu
erdruck kann jeden Wert zwischen dem höchsten Eingangsdruck
und dem niedrigsten Brennerdruck annehmen. Dazu ist es er
forderlich, daß der Abströmquerschnitt an Ventil 12 größer
ausgelegt ist als der Zuströmquerschnitt der Bohrung 3.
Die momentane Kräftebilanz an der Steuermembran zwischen den
beiden Drücken pst und pm und dem Eigengewicht des kom
pletten Stellgliedes mit Steuermembran entscheidet, ob das
Stellglied eine öffnende oder schließende Bewegung macht
oder in seiner Stellung schwebend verharrt.
Im eingeregelten Gleichgewichtszustand am Waagebalken strömt
durch das Ventil 12 ein vom Druckgefälle (pe - pbr) abhängi
ger Steuervolumenstrom, der sich im Volumen über der Gasmem
bran 13 mit dem dort herrschenden Brennerdruck zu einem
Mischdruck ausbildet.
Soll dieser Gleichgewichtszustand, der einem bestimmten
Brennerdruck pbr und einem definierten Verbrennungsluftdruck
pl entspricht, geändert werden, so muß der Steuervolumen
strom verringert oder angehoben werden. Dies geschieht durch
eine Gleichgewichtsänderung am Waagebalken 15, wodurch das
Ventil 12 mehr geöffnet oder geschlossen wird.
Die beiden flächengleichen Membranen 13 und 14 sind über den
Waagebalken 15, der auf einem verschiebbaren Schneidenlager
16 aufliegt, kraftschlüssig miteinander gekoppelt. Die Auf
lagerverstellung 17 erlaubt die Einstellung eines Hebelarm
verhältnisses von 0,75 : 1 bis 5 : 1, womit die in der Praxis
vorkommenden Gas/Luftdruckverhältnisse abgedeckt werden
können. In der Regel sitzt die Luftmembran am längeren
Hebelarm, da mit wenigen Ausnahmen der Verbrennungsluftdruck
immer kleiner ist als der Gasbrennerdruck.
Das Stellglied 1 nach Fig. 3 ist in Geschlossenstellung ein
Sicherheitsabsperrventil mit gleichzeitigem Abschluß von
zwei Ventilsitzen. Die Schließkraft wird von einer nicht
dargestellten Schließfeder über einen Magnetanker aufge
bracht. Der Magnetanker bildet für das Stellglied auch die
zweite radiale Führung des Reglerstellglieds (siehe Fig. 1).
Wird der Magnetanker gegen die Schließfederkraft in die
Magnetspule hineingezogen, so ist das Stellglied 1 mit Steu
ermembran 2 nur noch eigengewichtsbelastet. Gleichzeitig mit
dem Entlasten des Stellgliedes wird der Zuströmquerschnitt
der Bohrung 3 freigegeben, so daß der Eingangsdruckraum mit
dem Steuerdruckraum 4 verbunden wird. Wegen des vorhandenen
Druckgefälles strömt Gas in den Steuerdruckraum ein.
Das Ventil 8, ebenfalls als Doppelsitzventil ausgebildet,
ist mit einem Magnetanker fest verbunden, und wird magne
tisch gemeinsam mit dem Anker von Stellglied 1 geöffnet.
Infolge der Vorbelüftungszeit läuft das Brennergebläse be
reits, so daß auf der Luftmembran 14 der Gebläseluftdruck
ansteht, der das Ventil 12 geschlossen hält. Der Gebläse
druck wirkt auch über das Flammrohr rückwärts in die Gaszu
fuhrleitung und steht in abgeschwächter Form auch auf der
Gasmembran 13 an. Bei Hebelarmverhältnissen < 1 : 1 überwiegt
das schließende Moment auf Ventil 12, so daß sich im Raum 4
ein Steuerdruck aufbauen kann, der das Eigengewicht des
Hauptreglers 1 und 2 überwindet und die beiden Ventilsitze
öffnet.
Dabei baut sich im Raum 5 über der Steuermembran ein Gegen
druck auf, der durch den Staudruck des verdichteten Gases an
der Dämpfungsdüse 6 entweichen kann. Durch Bilden dieses
zeitlich begrenzten Gaspolsters wird ein überschwingendes
Öffnen des Stellgliedes 1 vermieden.
Der sich durch das einströmende Gas im Mittelraum ausbilden
de Staudruck pm beaufschlagt nunmehr in Raum 5 die Gegen
fläche der Steuermembran und sorgt für die entsprechende
Einspannkraft der Steuermembran. Wesentlichen Anteil an der
Festlegung des dynamischen Verhaltens des Stellgliedes 1 hat
dabei die Dimensionierung der Zuströmdüse 3 und der
Dämpfungsdüse 6.
Im eingeregelten Gleichgewichtszustand steht die nach oben
wirkende Kraft des Steuerdrucks im Gleichgewicht mit der
Mittelraumdruckkraft plus Eigengewicht des Regelorgans nach
unten. Bei entsprechender Ausgestaltung des Doppelsitz
ventils sind die Kräfte an den beiden Ventiltellern bezüg
lich Eingangsdruck und jedem sich einstellenden Mittelraum
druck ausgeglichen. Es liegt somit ein sehr feinfühliges
Steuer- und Regelsystem vor, das auf kleinste Druckab
weichungen reagiert.
Führt der aufgeschaltete Brennerdruck zu einem Öffnen des
Ventils 12, so verringert sich der Steuerdruck und das
Stellglied 1 beginnt den freien Ventilquerschnitt zu
schließen. Die Folge ist eine Reduzierung des Gasvolumen
stroms. Dadurch wird der Staudruck an der Gasdüse des
Brenners verringert und das das Ventil 12 öffnende Moment
der Gasmembran 13 am Waagebalken 15 verringert sich eben
falls. Der Steuervolumenstrom wird solange reduziert, bis
sich ein neuer quasi stabiler Gleichgewichtszustand einge
stellt hat.
Fällt der Luftdruck plötzlich weg, so bricht das Momenten
gleichgewicht zusammen. Ventil 12 öffnet voll, wodurch der
Steuerdruck auf die Höhe des Brennerdruckes zusammenbricht.
Das Eigengewicht und der anstehende Mittelraumdruck, der im
mer größer ist als der Brennerdruck, bilden die Schließkraft
für das Stellglied 1, das daraufhin schnell schließt.
Fällt dagegen der Brennerdruck auf Null, so schließt Ventil
12 ohne Gegenmoment und der Steuerdruck steigt auf sein
Maximum an. Das Stellglied 1 öffnet voll. Deshalb ist dem
Anschluß der Impulsleitung für das Gas und deren Schutz vor
Beschädigung ganz besondere Beachtung bei der Installation
zu widmen.
Wie oben bereits angeführt, ist der Verbrennungsluftdruck
die Führungsgröße für den Verbundregler. Mit dem bisher er
läuterten Funktionsprinzip ist nachvollziehbar zu erkennen,
daß ein ansteigender Verbrennungsluftdruck pl das Ventil 12
in schließender und ein sinkender Verbrennungsluftdruck in
öffnender Richtung betätigt. Dadurch ist konstruktiv vorge
geben und gewährleistet, daß eine Verstellung der Luftklappe
im Gebläsebrenner automatisch eine Nachführung des Gas
druckes und damit der Gasmenge zur Folge hat. Damit ist die
funktionale Auslegung des Verbundreglers prinzipiell gelöst.
Die Kombination des Verbundreglers mit der Gasarmatur bedarf
noch einiger grundsätzlicher Vorkehrungen, um die sicher
heitstechnischen Anforderungen zu erfüllen. In Fig. 1 ist
eine vollständige Verbund-Armatur im Schnitt dargestellt,
aus dem die noch zu erklärenden, restlichen Zusammenhänge
hervorgehen. Hierbei spielt das Schnellschlußverhalten eine
wichtige Rolle.
Bei der Regelabschaltung der Armatur werden die beiden
Magnetspulen 19 und 20 stromlos gemacht. Die beiden Schließ
federn 23 und 24 in Fig. 1 schließen die beiden Doppelsitz
ventile. Im Stellglied 1 ist der Ventilteller eines 2/2-
Wegeventils 21 eingebaut, das durch den Anker betätigt, die
Zuströmbohrung 3 absperrt, so daß die Zuleitung zum Steuer
druckraum unterbunden ist. Zum Schließen des Ventils 21 muß
die Gegenkraft der Feder 23 überwunden werden, was das Vor
handensein einer entsprechend großen Gegenkraft an der Steu
ermembran voraussetzt. Das von den an der Steuermembran
herrschenden Drücken abhängige Schließzeitverhalten muß auf
eine sichere Art und Weise beherrschbar gemacht werden.
Hierzu bietet sich das ausgangsseitige Doppelsitzventil 8
an, das unabhängig von verzögernden Kräften am schnellsten
schließt.
Durch das Schließen des ausgangsseitigen Sicherheitsventils
bricht der Brennerdruck fast schlagartig zusammen. Der Ge
bläseauslauf erzeugt aber immer noch einen Luftdruck, der
über den Waagebalken 15 das Steuerventil 12 schließt. Der
Steuerdruck würde, solange das Ventil 21 noch geöffnet ist,
auf sein Maximum ansteigen und dem Schließen des Stell
gliedes 1 die höchste Kraft entgegenstellen, was der Forde
rung nach Schnellschlußverhalten eines Sicherheitsventils
nicht entsprechen würde.
Um diese Forderung zu erfüllen, wurde dem ausgangsseitigen
Sicherheitsventil 8 eine Zusatzfunktion erteilt: Die Betäti
gung des 3/2-Wegeventils 22. Bei geschlossenem Ventil 8
sperrt der Ventilteller 22 die Verbindung zwischen dem Ven
til 12 und dem Steuerdruckraum 4 ab und öffnet gleichzeitig
die Verbindung zwischen dem Mitteldruckraum 7 und dem Steu
erdruckraum 4. Damit ist ein schneller Druckausgleich zwi
schen diesen beiden Räumen hergestellt. Dadurch wird auch
Raum 5 über der Steuermembran 2 durch die Dämpfungsdüse 6
auf ein gleiches, gemeinsames Druckniveau gebracht.
Dieser interne Druckausgleich schafft nicht nur vorteilhafte
Bedingungen bei der Regelabschaltung und beim Startvorgang
nach dem Gasfreigabesignal an die beiden Magnetspulen, son
dern läßt auch die auf Druckerhöhung ausgelegte Ventildicht
heitsprüfung ohne inneren Verspannungsaufbau zu. Auch jede
durch die Magnettemperaturen nach der Regelabschaltung mög
liche Gaserwärmung und damit Druckerhöhung im Mitteldruck
raum 7 wird durch diese Ventil-Anordnung an der Steuermem
bran verhindert. Gleiches gilt auch bei Abkühlung, d. h. bei
möglicher Unterdruckausbildung im Mitteldruckraum 7.
Auch ist damit die Forderung, daß die Steuerleitungen durch
zwei A-Ventile abgesperrt werden und daß in jedem Steuer
strang zwei Ventile in Reihe geschaltet sind, durch die Ven
tile 21 und 22 erfüllt.
In Fig. 4 ist nochmals eine Schnittansicht wie in Fig. 3 ge
zeigt, bei der aber unterhalb der Regelmembran 13 eine Ein
richtung zur Nullpunktsverstellung des Waagebalken 15 vorge
sehen ist. An der Gasregelmembran 13 sind zwei gegeneinander
wirkende Federn 26 und 27 eingebaut, die ein Austarieren der
Momente am Waagebalken ermöglichen und damit eine Kenn
linien-Parallelverschiebung in Richtung auf Gas- oder Luft
überschuß gestatten.
Besonders vorteilhafte Ausführungen der beim erfindungsge
mäßen Mehrfachstellgerät verwendeten Doppelsitzventile sind
im folgenden beschrieben:
In Fig. 5a ist mit 101 ein Doppelsitzventil bezeichnet, das
sich in seiner geschlossenen Stellung befindet. Das Doppel
sitzventil 101 weist eine Ventilkammer 102 mit einem Ventil
eingang 103 und mit zwei Ventilsitzen 104a, 104b auf. Der
lichte Innendurchmesser dSO des oberen Ventilsitzes 104a
bildet die obere Ventilöffnung, der lichte Innendurchmesser
dSU des unteren Ventilsitzes 104b die untere Ventilöffnung
des Doppelsitzventiles 101. Die beiden Ventilsitze 104a,
104b bzw. die beiden Ventilöffnungen verlaufen parallel zu
einander und sind auf ihrer Oberseite derart gestuft, daß
jeweils eine flache oder leicht geneigte Kegelfläche als
Dichtfläche 105a, 105b ausgebildet ist. In den in den
Fig. 5a und 5b gezeigten Ausführungsformen der Erfindung
entspricht der lichte Innendurchmesser dSO des oberen
Ventilsitzes 104a dem lichten Innendurchmesser dSU des unte
ren Ventilsitzes 104b.
Mit den beiden Ventilsitzen 104a, 104b wirken zwei Ventil
teller 106a, 106b eines Ventilkörpers 107 zusammen. Der
Ventilkörper 107 ist einstückig und rotationssymmetrisch
ausgebildet. Die beiden Ventilteller 106a, 106b sind an den
beiden Stirnseiten des Ventilkörpers 107 ausgebildet, dessen
mittlerer axialer Abschnitt 108 gegenüber den beiden Ventil
tellern 106a, 106b nach innen zurückgestuft ist. Der Außen
durchmesser dTO des oberen Ventiltellers 106a ist gleich dem
Außendurchmesser dTU des unteren Ventiltellers 106b, wohin
gegen dieser Außendurchmesser dTO, dTU der Ventilteller
106a, 106b kleiner als der lichte Innendurchmesser dSO, dSU
der Ventilsitze 104a, 104b ist.
Von den radialen Umfangsflächen und von den Unterseiten der
Ventilteller 106a, 106b erstreckt sich in radialer Richtung
nach außen jeweils ein elastomeres Dichtungsmittel 109a,
109b. Der Außendurchmesser dDO des oberen Dichtungsmittels
109a ist größer als der lichte Innendurchmesser dSO des obe
ren Ventilsitzes 104a und der Außendurchmesser dDU des unte
ren Dichtungsmittels 109b größer als der lichte Innendurch
messer dSU des unteren Ventilsitzes 104b. Auf ihrem oberen
axialen Abschnitt weisen die Dichtungsmittel 109a, 109b je
weils eine kegelförmige, sich nach oben verjüngende Dich
tungsfläche 111a, 111b auf, während sie im Bereich der
Dichtflächen 105a, 105b jeweils einen nach unten ragenden
umlaufenden Dichtungswulst 112a, 112b aufweisen. In der ge
schlossenen Stellung des Doppelsitzventiles 101 wirken die
Dichtungswulste 112a, 112b mit den Dichtflächen 105a, 105b
der Ventilsitze 104a, 104b zusammen. Auch auf dem mittleren
Abschnitt 108 des Ventilkörpers 107 und auf einem Teil der
Stirnflächen 113a, 113b kann der Ventilkörper mit einem
Dichtungsmittel 114 versehen sein.
Das in Fig. 5b mit 201 bezeichnete Doppelsitzventil unter
scheidet sich von dem Doppelsitzventil 101 der Fig. 5a da
durch, daß die Ventilsitze 204a, 204b jeweils mit einer
nach oben weisenden schneidenförmigen Dichtungskante 205a,
105b ausgebildet sind und daß die sich radial nach außen er
streckenden Dichtungsmittel 209a, 209b keinen Dichtungs
wulst, sondern eine flache Dichtfläche aufweisen.
Die Abmessungen der in den Fig. 5a und 5b gezeigten Aus
führungsformen lassen sich in der folgenden Ungleichungen
zusammenfassen:
dDO = dDU < dSO = dSU < dTO = dTU.
Dabei kann der Durchmesser dDO der unteren Dichtungsmittel
109b, 209b bis um denjenigen Betrag größer als der lichte
Innendurchmesser dSO des oberen Ventilsitzes 104a, 204a ge
wählt werden, um den sich das Dichtungsmittel 109b, 209b
aufgrund seiner Elastizität in radialer Richtung zusammen
pressen oder zur Seite biegen läßt.
Beim Einbau des Ventilkörpers 107, 207 des Doppelsitzventils
101, 201 wird der untere Ventilteller 104b, 204b, vorzugs
weise schräg unter einem geeigneten Anstellwinkel, an die
obere Ventilöffnung angesetzt und unter Zusammenpressen und
Umbiegen der unteren Dichtungsmittel 109b, 209b durch die
obere Ventilöffnung hindurchgewunden.
Um die Unterschiede und Vorteile der erfindungsgemäßen Aus
führungsformen darzustellen, wird zunächst das in Fig. 5c
gezeigte herkömmliche Doppelsitzventil beschrieben. Zur Be
schreibung der Fig. 5c werden im folgenden die in Fig. 5a
definierten und durch einen nachgefügten Strich ergänzten
Durchmesserbezeichnungen verwendet. Bei dem Doppelsitzventil
sind der obere Ventilsitz 304a mit einer schneidenförmigen
Dichtungskante 305a und der untere Ventilsitz 304b mit einer
ebenen Dichtungsfläche 305b ausgebildet. Der lichte Innen
durchmesser d′SO ist größer als der lichte Innendurchmesser
d′SU des unteren Ventilsitzes 304b. Der Außendurchmesser
d′TO des oberen Ventiltellers 306a des Ventilkörpers 307 ist
größer als der lichte Innendurchmesser d′SO des oberen
Ventilsitzes 304a, der seinerseits größer als der Außen
durchmesser d′TU des unteren Ventiltellers 306b ist. Von der
Unterseite der Ventilteller 306a, 306b erstrecken sich
elastomere Dichtungsmittel 309a, 309b nach unten, wobei das
untere Dichtungsmittel 309b mit einem nach unten ragenden
Dichtungswulst 312 versehen ist, der mit der Dichtungsfläche
305b des unteren Ventilsitzes 304b zusammenwirkt.
Der untere Ventilteller 306b des herkömmlichen Ventilkörpers
307 wird durch die Öffnung des oberen Ventilsitzes 304a hin
durchgeführt, wobei der mittlere Außendurchmesser d′DU des
unteren Dichtungsmittels 309b kleiner als der lichte Innen
durchmesser dSO des oberen Ventilsitzes 304a gewählt ist, um
den unteren Ventilteller 306b zusammen mit dem Dichtungs
mittel 309b durch die obere Ventilöffnung hindurchführen zu
können.
Herrscht in der geschlossenen Stellung des bekannten Doppel
sitzventiles 301 in der Ventilkammer 302 ein Druck p eines
Fluids, so wirkt auf die Dichtfläche des oberen Ventil
tellers 306a eine Kraft axial nach oben und auf die Dicht
fläche des unteren Ventiltellers 306b eine Kraft axial nach
unten. Für viele Anwendungen wird gefordert, daß die resul
tierende, auf den Ventilkörper 107 wirkende axiale Kraft
verschwindet. Dazu muß der Innendurchmesser d′SO des oberen
Ventilsitzes 304a gleich dem mittleren Außendurchmesser d′DU
des unteren Dichtungsmittels 309b sein. Dies ist bei dem be
kannten Doppelsitzventil 301 jedoch nicht exakt möglich.
Vielmehr ergibt sich dann in der geschlossenen Stellung des
Doppelsitzventils eine nicht mehr vernachlässigbare axiale
Kraftkomponente nach oben, die der Schließkraft, beispiels
weise einer Schließfeder, und somit der Dichtwirkung des
Doppelsitzventils entgegenwirkt. Um dennoch einen Kraftaus
gleich zu erzielen, wird bei dem oberen Ventilsitz 304a eine
schneidenförmige Dichtungskante 305a, die zu einer sehr
kleinen Verformung des Dichtungsmittels 309a führt, und bei
dem unteren Ventilsitz 304b eine Dichtfläche 305b verwendet,
die zu einer größeren Verformung führt, so daß dennoch eine
gleichmäßige Aufteilung der Dichtkraft in der geschlossenen
Stellung des Doppelsitzventils erreicht wird. Dies ist je
doch nur über sehr kleine Toleranzfelder möglich.
Nach einer längeren Geschlossenstellung des Ventils aufgrund
des Haftens zwischen den elastomeren Dichtungsmitteln und
den Dichtungsflächen aus Metall ist zum Öffnen des Ventils
eine Losreißkraft erforderlich, die beispielsweise bei einer
Ventilreglerkombination ein Vielfaches der vorgespannten,
minimalen Sollwertfederkraft ist, so daß der Regler nicht
mehr öffnet. Außer der Sollwertfederkraft zum Öffnen steht
aber keine zusätzliche Hilfsenergie zur Verfügung, wenn
schneidenförmige Ventilsitze verwendet werden. Bei dem
Doppelsitzventil 301 gemäß dem Stand der Technik führt eine
auf den Ventilkörper 307 wirkende axiale Schließkraft zu ei
ner ebenfalls nur axial wirkenden Kraftkomponente zwischen
den Dichtungsmitteln und ihren zugehörigen Dichtungsflächen,
wodurch die maximal mögliche Haftkraft zwischen den Dich
tungsmitteln und den Dichtflächen wirkt.
Im Gegensatz dazu kann bei den erfindungsgemäßen Aus
führungsformen der Fig. 5a und 5b ein exakter Kraftaus
gleich erzielt werden, wenn die Dichtfläche des oberen
Ventiltellers 106a, 206a, die durch den lichten Innendurch
messer dSO des oberen Ventilsitzes 104a, 204a definiert ist,
exakt gleich der Dichtfläche des unteren Ventiltellers 106b,
206b gewählt wird, die durch den Durchmesser dDU des unteren
Dichtungsmittels 109b, 209b definiert ist.
Da sich die Außendurchmesser dDO, dDU der Dichtungsmittel
109a, 109b, 209a, 209b radial nach außen über mindestens das
1,1-fache der Außendurchmesser dTO, dTU der Ventilsitze
104a, 104b, 204a, 204b erstrecken, führt eine axial auf den
Ventilkörper 107, 207 wirkende Kraft dazu, daß neben einer
axialen Komponente auch ein Biegemoment auf die Dichtungs
mittel 109, 209 wirkt. Dadurch wird zum einen die zwischen
den Dichtungsmitteln 109, 209 und den Dichtungsflächen 105,
205 wirkende Haftkraft nicht nur verringert, sondern beim
Öffnen des Ventils wird das Biegemoment auch in eine axiale
Öffnungskraft umgesetzt. Die Gefahr des Haftens zwischen den
Dichtungsmitteln und den Dichtungsflächen wird deutlich her
abgesetzt. Das Biegemoment führt zur Verformung des Elasto
mers, die beim Entlasten zu einer Rückverformung mit Gleit
bewegungen zwischen Elastomer und Metall(Dicht)fläche führt.
Diese Relativbewegung überwindet die Haftkräfte.
Claims (16)
1. Gas/Luft-Verhältnisdruckregler in einem Mehrfachstellge
rät, bei dem die Verbrennungsluft und das Brenngas den
statischen Druck pl bzw. pbr aufweisen und der Feuer
raumdruck pf herrscht mit
- a) einem Gasdruckregelventil
- b) einem Sicherheitsventil mit einer federbelasteten Schließstellung,
- c) zwei mechanisch verbundenen Regelmembranen auf die einerseits der Feuerraumdruck pf eines Verbrennungs wärmeerzeugers und andererseits auf die erste Membran der Druck pbr und auf die zweite Membran der Druck pl wirken,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Regelventil und das Sicherheitsventil (8) je weils als Doppelsitzventile ausgebildet sind und zwei Ventilteller aufweisen, die in axialem Abstand an einer jeweiligen Ventilstange angeordnet sind und im geschlos senen Zustand dichtend jeweils auf zwei Ventilsitzen aufsitzen,
daß das Regelventil am Eingang des Gasstromes zum Mehrfachstellgerät angeordnet ist und am unteren En de der Ventilstange einen randseitig mit einer umlaufen den, dichtenden Steuermembran (2) versehenen Membrantel ler aufweist, der auf seiner Unterseite mit dem Steuer druck pst und an seiner Oberseite mit einem Mittelraum druck pm aus einem Mitteldruckraum (7) beaufschlagt ist, welcher kleiner oder gleich dem Eingangsdruck pe des zu fließenden Gasstromes am Eingang ist,
daß der Eingangs druck pe des Gasstromes auf einen Steuerdruckraum (4) wirken kann, dessen obere Begrenzung die Unterseite des Membrantellers des Regelventils bildet und
daß der Steuerdruckraum (4) über ein von der ersten Regelmembran (13) betätigbares Steuerventil (12) mit dem Brennerdruck pbr verbunden ist.
daß das Regelventil und das Sicherheitsventil (8) je weils als Doppelsitzventile ausgebildet sind und zwei Ventilteller aufweisen, die in axialem Abstand an einer jeweiligen Ventilstange angeordnet sind und im geschlos senen Zustand dichtend jeweils auf zwei Ventilsitzen aufsitzen,
daß das Regelventil am Eingang des Gasstromes zum Mehrfachstellgerät angeordnet ist und am unteren En de der Ventilstange einen randseitig mit einer umlaufen den, dichtenden Steuermembran (2) versehenen Membrantel ler aufweist, der auf seiner Unterseite mit dem Steuer druck pst und an seiner Oberseite mit einem Mittelraum druck pm aus einem Mitteldruckraum (7) beaufschlagt ist, welcher kleiner oder gleich dem Eingangsdruck pe des zu fließenden Gasstromes am Eingang ist,
daß der Eingangs druck pe des Gasstromes auf einen Steuerdruckraum (4) wirken kann, dessen obere Begrenzung die Unterseite des Membrantellers des Regelventils bildet und
daß der Steuerdruckraum (4) über ein von der ersten Regelmembran (13) betätigbares Steuerventil (12) mit dem Brennerdruck pbr verbunden ist.
2. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß an der Oberseite des Stellgliedes (1) ein 2/2-
Wegeventil (21) vorgesehen ist, das die Längsbohrung der
Ventilstange gegenüber dem Eingangsdruck pe verschließen
oder öffnen kann.
3. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein 3/2-Wegeventil (22) vorgesehen
ist, welches bei geschlossenem Sicherheitsventil (8) die
Verbindung zwischen dem Steuerventil (12) und dem Steu
erdruckraum (4) absperrt und gleichzeitig eine Verbin
dung zwischen dem Mitteldruckraum (7) und dem Steuer
druckraum (4) öffnet.
4. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß an der Oberseite des Stellgliedes (1) ein 3/2-
Wegeventil vorgesehen ist, welches bei geschlossenem Re
gelventil die Verbindung zwischen dem Steuerdruckraum
(4) und dem Eingang des Gasstromes absperrt und gleich
zeitig eine Verbindung zwischen dem Mitteldruckraum (7)
und dem Steuerdruckraum (4) öffnet.
5. Mehrfachstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Raum (5)
oberhalb der Steuermembran (2) und dem Mitteldruckraum
(7) eine Dämpfungsdüse (6), zumindest in Form einer Boh
rung geringen Durchmessers vorgesehen ist.
6. Mehrfachstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbin
dung der beiden Regelmembranen (13, 14) eine Hebelmecha
nik mit festem Hebelarmverhältnis umfaßt.
7. Mehrfachstellgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da
durch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung der
beiden Regelmembranen (13, 14) eine Hebelmechanik mit
veränderbarem Hebelarmverhältnis umfaßt.
8. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Hebelmechanik einen auf einem ins
besondere horizontal verschiebbaren Schneidenlager (16)
aufliegenden Waagebalken (15) umfaßt.
9. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß an einem der beiden Waagearme, vorzugsweise auf
der Seite der ersten Regelmembran (13), eine Federvor
richtung (26, 27) zum Austarieren der Momente am Waage
balken (15) und zur Nullpunktverstellung des Momenten
gleichgewichts der Waage vorgesehen ist.
10. Mehrfachstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur
Überwindung der Schließfederkräfte Elektromagnete mit
Magnetspulen (19, 20) und gegen die Federkraft der je
weiligen Schließfeder (23, 24) einziehbaren Ankern sind.
11. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Magnetspulen (19, 20) elektrisch mit
einander verbunden, vorzugsweise in Serie geschaltet
sind.
12. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Federkräfte der beiden Schließfedern
(23, 24) und die beiden Magnetspulen (19, 20) jeweils
gleich dimensioniert sind.
13. Mehrfachstellgerät nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet,
- a) daß mindestens ein Doppelsitzventil ausgeführt ist mit einem oberen Ventilsitz (104a; 204a) mit einem lichten Innendurchmesser dSO der oberen Ventilöff nung, mit einem darunter angeordneten unteren Ventil sitz (104b; 204b) mit einem lichten Innendurchmesser dSU der unteren Ventilöffnung und mit einem vorzugs weise einstückigen Ventilkörper (107; 207), der einen oberen und einen unteren Ventilteller (106a, 106b; 206a; 206b) aufweist,
- b) daß zumindest an der Unterseite der beiden Ventiltel ler (106a, 106b; 206a, 206b) jeweils ein elastomeres Dichtungsmittel (109a, 109b; 209a, 209b) vorgesehen ist und die Unterseiten der Dichtungsmittel (109a, 109b; 209a, 209b) in der geschlossenen Stellung des Doppelsitzventils (101; 201) auf dem oberen bzw. dem unteren Ventilsitz (104a, 204a; 104b, 204b) mit einer definierten Pressung aufliegen, die den Durchtritt des abzudichtenden Mediums verhindert,
- c) daß der Außendurchmesser dTO des oberen Ventiltellers (106a; 206a) und der Außendurchmesser dTU des unteren Ventiltellers (106b; 206b) jeweils kleiner sind als der lichte Innendurchmesser dSO des oberen Ventilsit zes (104a; 204a),
- d) daß die elastomeren Dichtungsmittel (109a, 109b; 209a, 209b) sich in radialer Richtung weiter nach au ßen erstrecken als die beiden Ventilteller (106a, 106b; 206a, 206b) und einen oberen Außendurchmesser dDO bzw. einen unteren Außendurchmesser dDU aufwei sen, der jeweils größer als der lichte Innendurchmes ser dSO des oberen Ventilsitzes (104a; 204a) bzw. der lichte Innendurchmesser dSU des unteren Ventilsitzes (104b; 204b) ist, und
- e) daß der Außendurchmesser dDU des unteren Dichtungs mittels (109b; 209b) größer als der lichte Innen durchmesser dSO des oberen Ventilsitzes (104a; 204a) ist.
14. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 13, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Außendurchmesser dDO des oberen Dich
tungsmittels (109a; 209a) größer als das 1,1-fache, vor
zugsweise größer oder gleich dem 1,5-fachen, des Außen
durchmessers dTO des oberen Ventiltellers (106a; 206a)
ist und
daß der Außendurchmesser dDU des unteren Dich tungsmittels (109b; 209b) größer als das 1,1-fache, vor zugsweise größer oder gleich dem 1,5-fachen, des Außen durchmessers dTU des unteren Ventiltellers (106b; 206b) ist.
daß der Außendurchmesser dDU des unteren Dich tungsmittels (109b; 209b) größer als das 1,1-fache, vor zugsweise größer oder gleich dem 1,5-fachen, des Außen durchmessers dTU des unteren Ventiltellers (106b; 206b) ist.
15. Mehrfachstellgerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß in geschlossener Stellung des Doppel
sitzventils (101; 201) die wirksamen Abdichtungsflächen
des oberen (106a; 206a) und unteren Ventiltellers (106b;
206b) gleich sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4337703A DE4337703C1 (de) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Mehrfachstellgerät mit eingangsseitigem Regler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4337703A DE4337703C1 (de) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Mehrfachstellgerät mit eingangsseitigem Regler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4337703C1 true DE4337703C1 (de) | 1995-03-23 |
Family
ID=6501822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4337703A Expired - Fee Related DE4337703C1 (de) | 1993-11-05 | 1993-11-05 | Mehrfachstellgerät mit eingangsseitigem Regler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4337703C1 (de) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10023276A1 (de) * | 2000-05-12 | 2001-11-15 | Siemens Building Tech Ag | Absperrventil |
DE102005020419A1 (de) * | 2005-05-02 | 2006-11-23 | Neu, Kunibert, Dr.-Ing. | Doppelsicherheitsabsperrventil |
DE102008024843A1 (de) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Honeywell Technologies S.A.R.L. | Gasregelgerät |
DE102011053152A1 (de) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Karl Dungs Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Steuerung der Brennstoffmenge durch eine Brennstoffleitung |
CN103629377A (zh) * | 2012-08-24 | 2014-03-12 | 卡尔·邓格斯有限责任两合公司 | 具有可靠闭合功能的双座阀 |
US9249895B2 (en) | 2007-09-10 | 2016-02-02 | Buerkert Werke Gmbh | Solenoid valve |
EP2556303B1 (de) * | 2010-03-10 | 2016-02-24 | EBM-PAPST Landshut GmbH | Pneumatischer verbund mit massenausgleich |
EP3301363A1 (de) | 2016-09-30 | 2018-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verbrennungseinrichtung mit brenner und einer vorrichtung zur durchflussmessung von turbulenten strömungen |
US11175039B2 (en) | 2016-09-30 | 2021-11-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Regulating turbulent flows |
EP4174373A1 (de) * | 2021-10-27 | 2023-05-03 | Vaillant GmbH | Verfahren zur inbetriebnahme eines heizgerätes, heizgerät, computerprogramm und ma-schinenlesbares speichermedium |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3146591A1 (de) * | 1981-11-25 | 1983-06-01 | Karl Dungs Gmbh & Co, 7067 Urbach | "ventil oder regler" |
DE3443532A1 (de) * | 1984-11-29 | 1986-06-05 | Karl Dungs Gmbh & Co, 7067 Urbach | Gas/luft-verbundregler |
DE3531665A1 (de) * | 1985-09-05 | 1987-03-12 | Kromschroeder Ag G | Membrandruckregler mit absperrbarem ventildurchgang |
DE4008493A1 (de) * | 1990-03-16 | 1991-09-19 | Jci Regelungstechnik Gmbh | Gasdruck-regler, der nach dem servoprinzip arbeitet |
-
1993
- 1993-11-05 DE DE4337703A patent/DE4337703C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3146591A1 (de) * | 1981-11-25 | 1983-06-01 | Karl Dungs Gmbh & Co, 7067 Urbach | "ventil oder regler" |
DE3443532A1 (de) * | 1984-11-29 | 1986-06-05 | Karl Dungs Gmbh & Co, 7067 Urbach | Gas/luft-verbundregler |
DE3531665A1 (de) * | 1985-09-05 | 1987-03-12 | Kromschroeder Ag G | Membrandruckregler mit absperrbarem ventildurchgang |
DE4008493A1 (de) * | 1990-03-16 | 1991-09-19 | Jci Regelungstechnik Gmbh | Gasdruck-regler, der nach dem servoprinzip arbeitet |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10023276A1 (de) * | 2000-05-12 | 2001-11-15 | Siemens Building Tech Ag | Absperrventil |
DE102005020419A1 (de) * | 2005-05-02 | 2006-11-23 | Neu, Kunibert, Dr.-Ing. | Doppelsicherheitsabsperrventil |
US9249895B2 (en) | 2007-09-10 | 2016-02-02 | Buerkert Werke Gmbh | Solenoid valve |
DE102008024843A1 (de) * | 2008-05-23 | 2009-11-26 | Honeywell Technologies S.A.R.L. | Gasregelgerät |
EP2556303B1 (de) * | 2010-03-10 | 2016-02-24 | EBM-PAPST Landshut GmbH | Pneumatischer verbund mit massenausgleich |
EP2565540A3 (de) * | 2011-08-31 | 2013-04-17 | Karl Dungs GmbH & Co.KG | Vorrichtung zur Steuerung der Brennstoffmenge durch eine Brennstoffleitung |
DE102011053152A1 (de) * | 2011-08-31 | 2013-02-28 | Karl Dungs Gmbh & Co. Kg | Vorrichtung zur Steuerung der Brennstoffmenge durch eine Brennstoffleitung |
DE102012107830A1 (de) * | 2012-08-24 | 2014-05-15 | Karl Dungs Gmbh & Co. Kg | Doppelsitzventil mit sicherer Schließfunktion |
CN103629377A (zh) * | 2012-08-24 | 2014-03-12 | 卡尔·邓格斯有限责任两合公司 | 具有可靠闭合功能的双座阀 |
EP3301363A1 (de) | 2016-09-30 | 2018-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verbrennungseinrichtung mit brenner und einer vorrichtung zur durchflussmessung von turbulenten strömungen |
EP3301364A1 (de) | 2016-09-30 | 2018-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Verbrennungseinrichtung mit brenner und einer vorrichtung zur durchflussmessung von turbulenten strömungen |
CN107883400A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 西门子公司 | 测量紊流流动 |
RU2663082C1 (ru) * | 2016-09-30 | 2018-08-01 | Сименс Акциенгезелльшафт | Измерение турбулентных потоков |
US10260746B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-04-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion device with a side duct for measuring turbulent flows |
US10352562B2 (en) | 2016-09-30 | 2019-07-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Combustion device with a side duct for measuring turbulent flows |
US11175039B2 (en) | 2016-09-30 | 2021-11-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Regulating turbulent flows |
EP4174373A1 (de) * | 2021-10-27 | 2023-05-03 | Vaillant GmbH | Verfahren zur inbetriebnahme eines heizgerätes, heizgerät, computerprogramm und ma-schinenlesbares speichermedium |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0652501B1 (de) | Mehrfachstellgerät mit eingangsseitigem Regler | |
EP0757200B1 (de) | Doppel-Sicherheitsmagnetventil | |
DE19722600C2 (de) | Servoregler | |
EP1275039B1 (de) | Gasdruckregler | |
EP2280179B1 (de) | Wegeventilanordnung | |
DE19525384C2 (de) | Doppel-Sicherheitsmagnetventil | |
DE19740666C1 (de) | Regelvorrichtung für das Einhalten eines geforderten Gas-/Luft-Verhältnisses für Gasbrenner | |
DE102004038673B3 (de) | Servodruckregler | |
EP1826649A2 (de) | Wege- oder Stromventil | |
DE4337703C1 (de) | Mehrfachstellgerät mit eingangsseitigem Regler | |
DE4019757A1 (de) | Membrangesteuerter gasdruckregler | |
DE19618093C2 (de) | Vorrichtung zur Regelung der Temperatur von Brauchwasser | |
DE69414366T2 (de) | Einrichtung zur Steuerung und Regelung des Gasdurchflusses zu einem Brenner einer Hausheizung | |
DE19824630A1 (de) | Axialer Membranregler mit Drossel und Regelventil | |
DE1905172A1 (de) | Gasdurchlauferhitzer fuer Wasser | |
DE10135117A1 (de) | Ventileinsatz und Ventil für Gasgeräte | |
DE647449C (de) | Einrichtung zur selbsttaetigen Regelung der Gaszufuhr zu gasbeheizten Geraeten | |
DE4039644C2 (de) | Überströmventil | |
EP0103303A2 (de) | Brennstoffbeheizte Wärmequelle | |
DE3007214C2 (de) | Gasdruckregler für einen gasbeheizten Umlaufwasserheizer mit einem Gebrauchswasserbereiter | |
DE2503417B2 (de) | Gasdruckregler | |
DE1529100C3 (de) | Regelventil zum Regeln der Zufuhr eines brennbaren Strömungsmittels | |
DE4220579A1 (de) | Gasmengensteuerung, insbesondere für eine Armatur eines Durchlauf-Wassererhitzers | |
WO1994000716A1 (de) | Gasmengensteuerung, insbesondere für eine armatur eines durchlauf-wassererhitzers | |
CH636931A5 (en) | Proportional valve |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |