Gasarmatur

Abstract

 Bei einer hydraulisch geregelte Gasarmatur für einen gasbeheizten Durchlauf-Wasserheizer mit einem Sicherheitsventil (2), einem Zündgasventil (3), einem Hauptgasventil (4) zur Einstellung des Verstärkungsfaktors, welcher das Verhältnis von Brenngasvolumenstrom zu Wasservolumenstrom festlegt, wobei das Hauptgasventil (4) mindestens aus einem Leistungsvorwahlventilteller (23) und einem Ventilsitz (34) besteht, erfolgt die Führung des Brenngases vom Sicherheitsventil (2) zum Zündgasventil (3) durch das Innere des Leistungsvorwahlventiltellers (23).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische geregelte Gasarmatur für einen brenngasbeheizten Durchlauf-Wasserheizer.

[0002] Derartige Gasarmaturen zeichnen sich dadurch aus, dass sie in Abhängigkeit der zu erhitzenden Wassermenge und eines Stellknopfes die Brenngasmenge, die zu einem Brenner gelangt, anpassen. Mittels des Stellknopfes kann ein Verstärkungsfaktor (Brenngasvolumenstrom zu Wasservolumenstrom) eingestellt werden; das heißt, dass letztendlich die Wassertemperatur annähernd über den Knopf eingestellt wird.

[0003] Gemäß Normanforderungen müssen diese Gasarmaturen über mindestens zwei dichtende Ventile, die unterschiedliche Steuersignale haben, verfügen. Häufig wird als ein Steuersignal der lonisationsstrom in einer Flamme oder eine von der Flamme verursachte Thermospannung verwendet. Ist eine Flamme an der Brenneroberfläche vorhanden, so kann im Bereich der Flamme ein lonisationsstrom erfasst werden. Mit diesem lonisationsstrom kann mittels einer Spule ein Ventil, das Sicherheitsventil, geöffnet werden. Bei dem anderen dichtenden Ventil handelt es sich meist um das Wassermangelventil. Bei diesem Ventil wird in einem Wasserschalter eine dem Wasservolumenstrom äquivalente Hubbewegung erzeugt. Mittels dieser Hubbewegung lässt sich das Wassermangelventil öffnen und somit kann eine dem Wasservolumenstrom äquivalente Brenngasmenge durch die Gasarmatur strömen.

[0004] Letztendlich verfügen häufig Gasarmaturen zusätzlich über ein Ventil, mit dem ein Verstärkungsfaktor zwischen Brenngasvolumenstrom und Wasservolumenstrom eingestellt werden kann. Diese Einstellung erfolgt in der Regel manuell vom Bediener, der häufig mittels Drehknopf und Umlenkung ein Kegelventil linear kontinuierlich öffnet beziehungsweise schließt. Hierdurch wird die Auslauftemperatur des Durchlauf-Wasserheizers verändert.

[0005] Gasarmaturen für brenngasbeheizte Durchlauf-Wasserheizer sind in der Regel relativ aufwändig, da die verschiedenen Funktionen über eine Mechanik mit vielen Umlenkungen erreicht werden.

[0006] Ziel der Erfindung ist, eine Gasarmatur für brenngasbeheizte Durchlauf-Wasserheizer zu schaffen, die sich durch einfachen und zuverlässigen Aufbau auszeichnet. Die Zündgasführung und Dichtung soll vereinfacht werden.

[0007] Beim Stand der Technik wird das Zündgas zwischen dem Sicherheitsventilsitz (Magnetventil) und dem Ventilsitz zur Leistungsvorwahl (Hauptgasventil) durch eine abzweigende Bohrung seitlich abgenommen und um den Schaltmechanismus herum zum Zündgasventil geführt. Da sich der Antrieb für dieses Zündgasventil außerhalb des Gasführenden Bereiches befindet, ist eine separate dynamische Dichtung am Zündgasventilstößel notwendig.

[0008] Beim bisherigen Stand der Technik wird bei der Werkseinstellung oder bei der Anpassung vor Ort eine zusätzliche Drossel genutzt, um den maximalen Gasdurchfluss zu beschneiden und somit die Nennleistung einzustellen. Ferner werden pro Gasart und Leistungsgröße verschiedene Leistungsvorwahlventile gefertigt und montiert. Bei einer Gasartenumstellung vor Ort muss dieses Ventil durch ein anderes ausgetauscht werden, wobei in einigen Fällen sogar die komplette Gasarmatur getauscht wird.

[0009] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 wird das Brenngas zum Zündgasventil durch das Innere des Hauptgasventils geführt. Da dieses gegenüber der Umgebung abgedichtet ist, hätten kleine Undichtigkeiten keinen Brenngasaustritt in die Umgebung zur Folge.

[0010] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 wird das Zündgas durch die gleiche Führung wie der mechanische Betätigungsmechanismus des Sicherheitsventils geführt. Hierdurch werden vorhandene Bohrungen und Hohlräume doppelt genutzt.

[0011] Ein weiterer Vorteil einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 5, dass die Gasarmatur bei der Werkseinstellung oder vor Ort ohne Einbau einer zusätzlichen Drossel durch ein bereits vorhandenes, von außen - zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und an verschiedene Leistungsgrößen, Netzdrücke und Gasarten - einstellbares Ventil angepasst werden kann. Durch den Entfall einer zusätzlichen Drossel wird der Druckverlust der Gasarmatur auf ein Minimum beschränkt. Des Weiteren kann neben der Nennleistung auch die Teillast eingestellt werden. Beim Herstellprozess wird nur noch ein universelles Leistungsvorwahlventil eingebaut, welches im Fall einer Gasartenumstellung beim Kunden nicht mehr ausgebaut und getauscht werden muss. Damit können Kosten eingespart werden und das Gerät ist durch die erhöhte Flexibilität für den Kunden deutlich attraktiver.

[0012] Der Leistungsvorwahlventilkegel ist zusätzlich zur mehrstufigen Leistungsvorwahl an sich stufenlos und feinfühlig verschiebbar und somit einstellbar ist. Dies wird möglich, da sich ein Axialschaltstück auf einer Welle durch Drehen der Einstellschraube über eine Klammer verschieben lässt. Die Einstellschraube befindet sich koaxial zum Gasregelmechanismus direkt hinter dem Gasknopf, wodurch deren Wirken selbsterklärend ist.

[0013] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen

[0014] Fig. 1 bis Fig. 16 die erfindungsgemäße Gasarmatur in verschiedenen Betriebssituationen sowie Details hiervon.

[0015] Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Gasarmatur in der diagonalen Draufsicht mit dem Bedienknopf 1 an der Vorderseite, der seitlichen Aufnahmebohrung 43 für den Wasserschalter, dem rückseitigen Gaseingang 44, dem ebenfalls rückseitigem Thermomagneten 48, dem Gasausgang 45 zum Brenner, dem Messnippel 47 zum Messen des Eingangsdrucks, dem Messnippel 39 zum Messen des Brennerdrucks sowie dem Zündgasausgang 26. Die Figuren 2a und 2b zeigen die erfindungsgemäße Gasarmatur aus anderen Perspektiven ebenfalls in diagonaler Draufsicht.

[0016] Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Gasarmatur im Schnitt A - A gemäß Figur 1. Die Gasarmatur befindet sich im Ausgangszustand, in dem kein Brenngas strömt. Der Bedienknopf 1 befindet sich in der Ausgangsstellung. Das Sicherheitsventil 2 mit dem Thermomagneten 48, das Zündgasventil 3, das Hauptgasventil 4 zur Leistungsvorwahl, das einen Leistungsvorwahlventilteller 23 umfasst, und das Wassermangelventil 5, das nicht in Figur 3, sondern z.B. in Figur 8 zu sehen ist, sind geschlossen. Über den Gaseingang 44, der in Figur 3 nicht zu erkennen ist, liegt Brenngas links vor dem Sicherheitsventil 2 an.

[0017] Gemäß Figur 4 wird durch Linksdrehung des Bedienknopfes 1 im Gegenuhrzeigersinn die Gasarmatur in die Zündstellung gebracht. Über die Welle 6 wird die Drehbewegung des Bedienknopfes 1 auf ein Radialschaltstück 10 übertragen. Durch die Einstellschraube 8 können axiale Bewegungen des Bedienknopfes 1 auf eine Zwischenwelle 51 und einen damit verbundenen Stift 7 übertragen werden. Das Radialschaltstück 10 verfügt über eine Steuerkurve 21 (vgl. Figur 14), wodurch der radiale Anstieg der Steuerkurve 21 bei einer Rotationsbewegung im Gegenuhrzeigersinn eine Anhebung des Zündgasventiltellers 11 gegen die Feder 12 bewirkt. Ein Zündgasfilter 13 wird etwas komprimiert. Eine Flachdichtung 14 hebt von einem Zündgasventilsitz 15 ab.

[0018] Aus Figur 5 geht hervor, dass im nächsten Bedienschritt der Bedienknopf 1 mit der Welle 6 gegen die Feder 16 gedrückt wird. Die Einstellschraube 8, die Klammer 17 (siehe auch Fig. 15), das Radialschaltstück 10, der Stift 7 und ein Axialschaltstück 9 werden dabei ebenfalls verschoben. Der Stift 7 trifft auf den Ventilteller 18 des Thermomagneten 48 und hebt gegen den Druck der Feder 49 die Flachdichtung 19 vom Ventilsitz 20 ab. Das Brenngas kann nun durch einen Spalt 22 zentrisch durch den Leistungsvorwahlventilteller 23 hindurch in die Kammer 24 strömen. Von dort findet das Brenngas durch den Spalt 25 den Weg über den Zündgasfilter 13 zum Zündgasausgang 26.

[0019] Der Zündgasbrenner kann nun gezündet werden. Nachdem das Zündgas am Zündgasbrenner entzündet wurde, kann nach einer kurzen Wartezeit aus der Flamme ein Thermostrom abgegriffen werden. Dieser Thermostrom wird auf den Thermomagneten 48 geleitet, wodurch der Thermomagnet 48 den Ventilteller 18 zum Thermomagneten 48 gegen die Feder 49 zieht. Der Bedienknopf 1 kann nun vom Bediener losgelassen werden. Dadurch gleiten die Teile Bedienknopf 1, Welle 6, Radialschaltstück 10, Einstellschraube 8, Klammer 17, Axialschaltstück 9 und Stift 7 aufgrund der Kraft der Feder 16 zurück in die Ausgangstellung. Das Zündgas fließt weiterhin.

[0020] Zur Leistungsvorwahl wird gemäß Figur 6 - während das Zündgas weiterhin fließt - der Bedienknopf 1 im Gegenuhrzeigersinn in die erste Raste gedreht, was der niedrigsten Stufe der Leistungsvorwahl entspricht. Dieser Bewegung folgen die Teile Welle 6, Radialschaltstück 10, Einstellschraube 8, Stift 7, Klammer 17 und Axialschaltstücks 9.

[0021] Da Gleitschuhe 28 der Axialschalthülse 27 (vgl. Fig. 16) in in Längsrichtung verlaufende Nuten im Gehäuse 30 sitzen, ist nur eine axiale Bewegung der Axialschalthülse 27 möglich. Die Axialschalthülse 27 verfügt über eine Rastnase 29 (vgl. Fig. 16), welche mit der Schaltkurve 31 oder den Kerben 32 des rotierenden Axialschaltstücks 9 (vgl. Fig. 15) in Berührung ist. Somit führt die Rotationsbewegung des Bedienknopfes 1 zu einer axialen Bewegung des Axialschaltstücks 27 gegen die Feder 16. Die Rastnase 29 (vgl. Fig. 16) gleitet entlang der Schaltkurve 31 (vgl. Fig. 15) bis sie in die erste Kerbe 32 (Fig. 15) einrastet. Dieser Bewegung folgt auch der Leistungsvorwahlventilteller 23 und die Flachdichtung 33, welche vom Ventilsitz 34 abhebt. Dadurch wird - definiert durch den Spalt 35 - einer bestimmten Brenngasmenge der Durchfluss durch einen Zwischenraum 50 bis zum Wassermangelventil 5 (vgl. Fig. 8) gewährt.

[0022] Während Figur 6 die Stellung des Leistungsvorwahlventiltellers 23 für die niedrigste Leistungsstufe zeigt, zeigt Figur 7 den Zustand, bei dem der Bedienknopf 1 über Zwischenstellungen bis zur höchsten Leistungsstufe im Gegenuhrzeigersinn gedreht wurde, wodurch die Rastnase 29 in die letzte Kerbe 32 des Axialschalstücks 9 eingreift. Der Leistungsvorwahlventilteller 23 gibt nun den maximalen Strömungsquerschnitt frei.

[0023] Wird in dieser sogenannten Bereitschaftsstellung Wasser gezapft, wird einen bekannten hydraulischen Vorgang im Wasserschalter die Membrane bewegt und über den Stift 36 (vgl. Fig. 8) und Einstellschraube 37 (Fig. 8) das Wassermangelventil 5 (Fig. 8) gegen die Feder 38 (Fig. 8) entsprechend der Wasserdurchflussmenge geöffnet. Die Einstellschraube 37 (Fig. 8) kann nur bei geöffnetem Gehäuse und somit nur außer Betrieb betätigt werden. Der Hauptbrenngasstrom strömt gemäß Figur 9 durch das geöffnete Wassermangelventil 5 vom Zwischenraum 50 durch den Gasausgang 45 am Gehäuse zum Brenner, wo das Gas - Luft - Gemisch von der brennenden Zündflamme entzündet wird.

[0024] Die Figuren 10 und 11 veranschaulichen die Anpassung des Hauptgasventils 4 an unterschiedliche Fertigungstoleranzen, Leistungsgrößen, unterschiedliche Netzdrücken und Brenngasarten.

[0025] Zur Anpassung wird der Bedienknopf 1 wird in eine definierte Stufe gedreht und anschließend abgezogen. Durch das Zapfen von Wasser wird das Gerät gestartet, während der Brennerdruck durch Messen am Druckmessnippel 39 (vgl. Fig. 1) fortlaufend gemessen wird.

[0026] Durch Drehen der Einstellschraube 8 verändert sich deren axiale Position in der Zwischenwelle 51 und über den umlaufenden Einstich 40 folgen auch die U-förmige Klammer 17, die Teile Axialschaltstück 9, Feder 16, Axialschalthülse 27 und schließlich auch der Leistungsvorwahlventilteller 23. Dadurch verändert sich der Ventilspalt 35 solange, bis der gewünschte Brennerdruck erreicht wird.

[0027] Weitere Merkmale sind, dass beim Einstellvorgang durch die Einstellschraube 8 die axiale Position des Bedienknopfs 1 sich nicht ändert. Die Stellung der Einstellschraube 8 muss aufgrund der Selbsthemmung nicht gegen selbstständiges Lösen gesichert werden. Die Feder 16 wirkt in zweifacher Hinsicht (bisherige Systeme nutzen zu diesem Zweck zwei Federn): Einmal während des Zündvorgangs, wenn der Bedienknopf 1 gegen die Feder 16 gedrückt wird, und anschließend beim Loslassen des Knopfes 1 damit der Mechanismus mit Welle und Knopf zurückgestellt wird. Zum anderen beim Öffnen und Schließen des Leistungsvorwahlventiltellers 23. Die Einstellung erfolgt feinfühlig und stufenlos. Die dynamische Dichtung (Fig. 3) zwischen Welle 6 und Gehäuse wird nur beim Zündvorgang axial beansprucht. Schraubende Bewegungen treten nicht auf.

[0028] Neben der im folgenden Text beschriebenen Gasarmatur mit Zündflamme und manueller Zündung gibt es auch noch die so genannte elektronische Gasarmatur mit elektrischer Zündung. Dabei existiert keine Zündflamme, das Hauptgas wird elektronisch direkt beim Zapfen des Wassers gezündet (Direktstarter). Die Flammenerkennung (-sicherung) erfolgt durch eine Ionisationselektrode. Der Thermoelektromagnet wird durch ein elektrisches Motorventil ersetzt welches durch Spannungsversorgung von Batterie oder Generator selbstständig öffnet und schließt. Das eingangs erwähnte ,Von außen einstellbare Leistungsvorwahlventil' wird auch bei dieser Variante mit denselben Vorzügen angewandt.

Bezugszeichenliste

[0029] 

1

Bedienknopf

2

Sicherheitsventil

3

Zündgasventil

4

Hauptgasventil

5

Wassermangelventil

6

Welle

7

Stift

8

Einstellschraube

9

Axialschaltstück

10

Radialschaltstück

11

Zündgasventilteller

12

Feder

13

Zündgasfilter

14

Flachdichtung

15

Zündgasventilsitz

16

Feder

17

Klammer

18

Ventilteller

19

Flachdichtung

20

Ventilsitz

22

Spalt

23

Leistungsvorwahlventilteller

24

Kammer

25

Spalt

26

Zündgasausgang

27

Axialschalthülse

28

Gleitschuh

29

Rastnase

31

Schaltkurve

32

Kerbe

33

Flachdichtung

34

Ventilsitz

35

Spalt

36

Stift

37

Einstellschraube

38

Feder

39

Messnippel zum Messen des Brennerdrucks

43

Aufnahmebohrung für Wasserschalter

44

Gaseingang

45

Gasausgang zum Brenner

47

Messnippel für Eingangdruck

48

Thermomagnet

49

Feder

50

Zwischenraum

51

Zwischenwelle

Ansprüche

1. Hydraulisch geregelte Gasarmatur für einen gasbeheizten Durchlauf-Wasserheizer mit einem Sicherheitsventil (2), einem Zündgasventil (3), einem Hauptgasventil (4) zur Einstellung des Verstärkungsfaktors, welcher das Verhältnis von Brenngasvolumenstrom zu Wasservolumenstrom festlegt, wobei das Hauptgasventil (4) mindestens aus einem Leistungsvorwahlventilteller (23) und einem Ventilsitz (34) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Brenngases vom Sicherheitsventil (2) zum Zündgasventil (3) durch das Innere des Leistungsvorwahlventiltellers (23) erfolgt.

2. Hydraulisch geregelte Gasarmatur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung einer mechanischen Betätigungsvorrichtung zum Öffnen des Sicherheitsventils (2) zum Starten eines Zündbrenners ebenfalls durch das Innere des Leistungsvorwahlventiltellers (23) erfolgt.

3. Hydraulisch geregelte Gasarmatur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zündgasventil (3) durch die Drehung eines Radialschaltstücks (10) mit einer Steuerkurve (21), welche je nach Drehstellung einen Zündgasventilteller (11) aus einem Zündgasventilsitz (15) drückt oder nicht, geöffnet und geschlossen wird.

4. Hydraulisch geregelte Gasarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Betätigung des Sicherheitsventils (2), des Zündgasventils (3) und des Hauptgasventils (4) durch eine Rotationsbewegung eines Bedienknopfes (1) initiiert wird.

5. Hydraulisch geregelte Gasarmatur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündgasventilteller (11) direkt oder indirekt über eine Einstellschraube (8) axial verschiebbar ist.

Zeichnung