[0001] Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs
1. Bei einer aus DE-OS 30 10 737 bekannten Regeleinrichtung dieser Art steuert ein
Temperaturfühler über einen Servodruckregler das Hauptventil eines Gasregelgeräts,
wobei der Steuerdruck zugleich über einen getrennten Membranantrieb eine Drosselklappe
in der Verbrennungsluftzuleitung gleichsinnig mit dem Gasventil verstellt.
[0002] Weiterhin ist aus DE-OS 31 47 857 eine ähnliche Regeleinrichtung bekannt, bei der
ein den Wärmebedarf messender Temperaturfühler nicht auf das Gasregelventil, sondern
ebenfalls über einen Servodruckregler auf ein einem Gebläse nachgeschaltetes Luftregelventil
einwirkt und der Steuerdruck dieses auf dem Luftregelventil angeordneten Servodruckreglers
über eine Verbindungsleitung zugleich dem Membranantrieb des Gasventils zugeführt
wird. Ferner ist aus DE-OS 31 14 954 bekannt, daß die Regelung der Verbrennungsluftmenge
entweder wie erwähnt durch ein dem Gebläse nachgeschaltetes Luftregelventil oder durch
Drehzahlregelung des Gebläses selbst verändert werden kann.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art hinsichtlich
ihrer Funktion und auch ihrer Sicherheit zu verbessern. Dies gelingt durch die im
Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Der Steuermodul wird hier nicht wie in DE-OS
30 10 737 an eine Gasleitung angeschlossen, sondern mit Druckluft aus dem Gebläse
betrieben. Er kann deshalb ohne Beeinträchtigung der Sicherheit in unmittelbarer Nähe
des Gasventils angeordnet und über gegebenenfalls längere flexible Leitungen mit
dem Gebläse bzw. den Druckmeßeingängen im Luftkanal verbunden werden. Auch bei geringem
Luftzug und damit geringem Differenzdruck erzeugt er infolge seiner Verstärkerwirkung
ein ausreichend hohes pneumatisches Stellsignal für den Membranantrieb des Gasregelventils.
Dies gewährleistet gleichzeitig, daß die zugeführte Gasmenge der Luftmenge auch bei
geringem Durchsatz proportional nachgeführt und somit auch in diesem Fall eine möglichst
optimale Verbrennung gewährleistet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0004] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert. Ein Wärmeaustauscher 1 ist über eine Vorlaufleitung
2 und eine Rücklaufleitung 3 mit einem nicht dargestellten Verbraucher verbunden.
Ein Temperaturfühler 4 mißt die Vorlauftemperatur des dem Verbraucher zugeführten
Heißwassers und liefert ein entsprechendes Signal an den Istwerteingang 5 des Temperaturreglers
6. Dieser erhält an seinem Sollwerteingang 7, beispielsweise von einem Handeinsteller
ein der gewünschten Temperatur entsprechendes Signal. Er steuert beispielsweise über
einen Umrichter die Energiezufuhr zum Motor 8 des Gebläses 9. Die Druckluft wird über
den Luftkanal 10 dem Brenner 11 zugeleitet, der ebenso wie der Wärmetauscher 1 in
einer ansonsten geschlossenen Brennkammer 12 angeordnet ist. Die Abgase verlassen
die Brennkammer 12 durch den Rauchgasabzug 13. Einer Gasdüse 14 in der Zuleitung 10
zum Brenner 11 wird von einem Gasregelventil 15 her das zu verbrennende Gas zugeleitet.
Das Gasregelventil entspricht in seinem Aufbau beispielsweise dem Kombinationsventil
V4700 der Anmelderin.
[0005] Bei abgeschaltetem Gebläse 9 herrscht auf den Druckmeßleitungen 16 und 17 der gleiche
Druck und damit auch zu beiden Seiten der relativ großflächigen Steuermembran 18 des
Steuermoduls 19. An der Membran 18 stützt sich eine Feder 20 ab, welche den Schließkörper
21 des Servoventils gegen dessen Sitz 22 drückt. Das Servoventil 21, 22 wird folglich
mit der Kraft der Feder 20 geschlossen gehalten. Bei Einschaltung des Gebläses 9
nimmt der Druck am Eingang 56 der Leitung 16 zu und der Druck in der an die Düse 23
angeschlossenen Leitung 17 ab. Folglich wirkt eine die Kraft der jeder 20 unterstützende
Kraft auf die Membran 18 ein. In der Kammer 24 links von der Membran 18 herrscht ein
höherer Druck as in der Kammer 25 rechts von dieser Membran. Das Servoventil 21, 22
bleibt also erst recht geschlossen.
[0006] Im Gasregelventil 15 ist zwischen dessen Einlaß 26 und dessen Auslaß 27 ein Hauptventil
eingeschaltet, welches aus einem Schließkörper 28 und einem Ventilsitz 29 besteht.
Der Schließkörper 28 ist über eine Ventilstange 30 und eine Feder 31 in Schließrichtung
vorgespannt. Die Ventilstange liegt an der Arbeitsmembran 32 des Servodruckreglers
an. Bei Wärmebedarf wird über einen Magnetantrieb 33 und die federnd vorgespannte
Betätigungsstange 34 der Schließkörper 35 eines Einschaltmagnetventils aus der dargestellten
Ruhelage in die gegenüberliegende Position umgeschaltet. Er schließt dann den Durchlaß
36. Gleichzeitig gelangt Gas vom Einlaß 26 über eine Drosselstelle 37 in den Raum
38 und von dort in die Membrankammer 39 des Hauptventils 28 bis 32. Der Druck in der
Antriebskammer 39 bewegt die Membran 32 nach unten und öffnet das Hauptventil 28,
29. Damit gelangt Gas vom Einlaß 26 zum Auslaß 27 und von dort über die Leitung 40
zur Gasdüse 14 am Brenner 11.
[0007] Der Druck am Auslaß 27 des Gasregelventils wird über den Kanal 41 zugleich der Kammer
42 auf der der Steuermembran 18 abgewandten Seite der den Schließkörper 21 tragenden
Regelmembran 43 zugeführt. Auf die Steuermembran 18 wirkt eine der Nullpunkteinstellung
dienende Feder 54 ein, die sich gehäuseseitig an einer Einstellschraube 52 abstützt.
Durch Verstellen dieser Einstellschraube 52 im Gewinde der Buchse 53 läßt sich die
von der Feder 54 auf die Steuermembran 18 ausgeübte Kraft verändern.
[0008] Ferner gelangt der Druck am Aulaß 27 über den Kanal 44 in die Kammer 45 unterhalb
der Membran 49. Diese trägt einen mit einem Ventilsitz 51 zusammenwirkenden Schließkörper
50. Auf die Membran 49 wirkt in Schließrichtung dieses Servoventils eine Druckfeder
47 ein, die sich gehäuseseitig über eine Einstellschraube 46 im Gewinde der Buchse
48 abstützt. Mit der Einstellschraube 46 kann der maximale Gasdruck eingestellt und
begrenzt werden. Der Servodruckregler, bestehend aus Membran 49, Feder 47 und Schließkörper
50 in Verbindung mit dem Sitz 51 dient also wie bei der eingangs erwähnten Ventilserie
V4700 der Begrenzung dem maximalen Gasdrucks. Die Schließkraft des Schließkörpers
50 auf den Sitz 51 wird mit der Feder 47 höher eingestellt all die Schließkraft des
Schließkörpers 21 am Sitz 22. Das durch die Regelmembran 43 den Schließkörper 21 und
den Sitz 22 in Verbindung mit den Federn 20 und 54 gebildete zweite Servoventil dient
der Nullpunkteinstellung für die Regelkurve von Luft- und Gasmenge.
[0009] Der Ventilsitz 22 des Servoventils 21, 22 steht über die Leitung 55 mit der Kammer
38 in Verbindung. An ihm steht also der gleiche Druck wie er in der Kammer 39 auf
die Membran 32 des Antriebs für das Hauptventil 28, 29 einwirkt. Steigt der Druck
am Auslaß 27 und damit in den Kanälen 41 und 44 an und überwindet die durch ihn mittels
der Regelmembran 43 erzeugte Kraft diejenige, welche von der Gegenseite durch die
Feder 20 auf die Membran 18 einwirkt, so hebt der Schließkörper 21 vom Ventilsitz
22 ab, und der Arbeitsdruck in der Kammer 38 kann über die Leitung 55, den Ventilsitz
22, die Kammer 42 und den Kanal 41 zum Auslaß 27 hin abgebaut werden. Dies ist der
übliche Regelvorgang eines Servodruckreglers. Gesteuert wird dieser Druck durch die
Druckdifferenz auf den Leitungen 16 und 17 und damit in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz
im Luftzufuhrkanal 10. Die über die Düse 14 dem Brenner 11 zugeführte Gasmenge wird
also ständig der vom Gebläse 9 geförderten Luftmenge nachgeführt. Hierdurch erzielt
man auch bei unterschiedlichem Wärmebedarf und damit unterschiedlicher Luftmenge ein
konstantes Luft/Gasverhältnis im dem Brenner 11 zugeführten Gemisch und damit eine
gleichbleibende optimale Verbrennung. Das Flächenverhältnis der Membranen 18 und
43 bestimmt den Verstärkungsfaktor des Steuermoduls 19.
[0010] Wird die Heinzeinrichtung abgeschaltet, so nimmt das Einschaltventil 35, 36 unter
der Kraft seiner Schließfeder wieder die in der Zeichnung angegebene Ruhelage ein,
und der Steuerdruck in der Kammer 38 wird über den Ventilsitz 36 zum Auslaß 27 hin
abgebaut. Das Hauptventil 28, 29 schließt.
[0011] Da die Leitungen 16 und 17 kein Gas sondern Luft führen, können sie als flexible
Leitungen beliebiger Länge ausgebildet sein. Der Steuermodul 19 wird möglichst nahe
am Gasregelventil 15 angeordnet. Die Verwendung eines getrennten und nicht in das
Gasregelventil integrierten Steuermoduls hat den Vorteil, daß man entweder durch Austausch
der Membranen 18 und/oder 43 oder durch Austauschen des Steuermoduls selbst unterschiedliche
Verstärkungsfaktoren des Steuermoduls einstellen und damit ohne Veränderungen am Gasregelventil
die Regeleinrichtung den Jeweiligen Gegebenheiten der Brenneranlage und Brennkammer
anpassen kann. Die beträchtliche Verstärkung und die hierdurch bedingte hohe Schließkraft
des Schließkörpers 21 gewährleistet eine zuverlässige Druckregelung des Gasregelventils.
[0012] Die Anordnung der Verstärker- bzw. Steuermembran 18 und der Regelmembran 43 dicht
nebeneinander in einem besonderen Steuermodul 19 führt zu verbesserten Steuereigenschaften
und erhöhter Stabilität des Ausgangsdrucks des Gasregelventils. Letzteres kann als
Standardgerät für unterschiedliche Anwendungen ausgebildet sein und wird je nach Anwendungsart
mit einem dementsprechend dimensionierten Steuermodul kombiniert. Da die Fläche der
Membranen 18 und 43 frei wählbar ist, lassen sich relativ hohe Verstärkungsfaktoren
erzielen. Dies würde schon aus Raumgründen nicht möglich sein, wenn diese Membranen
in das Gasregelventil integriert wären. Der Steuermodul kann je nach Einbau des Gasregelventils
an beliebiger Stelle neben dem Gasregelventil angeordnet sein. Insbesondere bei Verwendung
flexibler Anschlußleitungen kann man den Steuermodul an derjenigen Stelle in einem
Heizgerät unterbringen, wo genügend platz zur Verfügung steht. Er kann dort auch leicht
justiert und eingestellt werden. Die flexible Leitungsverbindung des Steuermoduls
mit dem Luftzufuhrkanal 10 ermöglicht es, dort den günstigsten und für eine stabile
Arbeitsweise am besten geeigneten Anbringungsort für die Eingänge 23 und 63 zu wählen.
[0013] Anstelle eines besonderen Servodruckreglers 46, 47, 49, 50, 51 zur Einstellung des
Maximaldrucks könnt dieser Maximaldruck auch dadurch begrenzt werden, daß man den
maximalen Hub der Steuermembran 18 durch einen verstellbaren Anschlag begrenzt.
1. Regeleinrichtung für die durch den Wärmebedarf eines Verbrauchers gesteuerte Zufuhr
von Gas und Verbrennungsluft zu einem Brenner (11), wobei ein Gasregelventil (15)
den Gasstrom steuert, ein Gebläse (8,9) den Verbrennungsluftstrom erzeugt und zur
Erzielung einer möglichst optimalen Verbrennung ein getrennter Steuermodul (19) die
Anpassung von Gas- und Luftmenge bewirkt,
dadurch gekennzeichnet, daß
a) ein dem Wärmebedarf entsprechendes Ausgangssignal eines Wärmebedarfsreglers (6)
den Verbrennungsluftstrom steuert;
b) eine Düsenanordnung (23, 63) im Verbrennungsluftkanal (10) ein dem Verbrennungsluftstrom
proportionales Differenzdrucksignal erzeugt;
c) der Steuermodul (19) als verstärkender Servodruckregler ausgebildet ist, welcher
eine großflächige, beiderseits vom Differenzdruck beaufschlagte Steuermembran (18)
aufweist;
d) eine sich über eine Feder (20) an der Steuermembran (18) abstützende Regelmembran
(43) kleinerer Fläche den Schließkörper (21) eines Abblasventils (21,22) trägt;
e) eine Kammer (42) auf der der Steuermembran (18) abgewandten Seite der Regelmembran
(43) an den Auslaß (27) des Gasregelventiis (15) angeschlossen ist; und
f) der Ventilsitz (22) des Abblasventils (21,22) mit der Antriebskammer (39) eines
dem Aus laß (27) des Gasregelventils (15) vorgeschalteten Hauptventils (28,29) in
Verbindung steht.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmebedarfsregler (6) die Drehzahl des Gebläses (8,9) steuert.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermodul (19) über flexible Leitungen (16,17;41,55) mit der Düsenanordnung
(23,63) und/oder dem Gasregelventil (15) in Verbindung steht.
4. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermembran (18) sich über eine Druckfeder an einem im Gehäuse des Steuermoduls
(19,53) verstellbaren Anschlag (52) abstützt
5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Antriebskammer (38) für die Membran (32) des Hauptventils (28,29)
und eine Verbindungleitung (44) zum Auslaß (27) des Gasregelventils (15) ein weiteres
Servoventil (50,51) eingeschaltet ist, dessen Schließkörper (50) unter der Vorspannung
einer den maximalen Gasdruck begrenzenden Druckfeder (47) steht.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (47) sich gehäuseseitig an einer in einem Gehäuseansatz (48) verstellbaren
Einstellschraube (46) abstützt.