[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 verwendet. Ist eine Flamme an der Brenneroberfläche
vorhanden, so kann im Bereich der Flamme ein lonisationsstrom abgegriffen 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 mittels Umlenkung ein Kegelventil linear kontinuierlich öffnet beziehungsweise
schließt.
[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.
[0007] Erfindungsgemäß wird dies durch eine Gasarmatur gemäß den Merkmalen des Anspruchs
1 erreicht. Das Ventil zur Einstellung des Verstärkungsfaktors muss demnach kein dichtendes
Kegelventil sein, dessen Kegel mittels Umlenkung linear verschoben wird. Vielmehr
besteht erfindungsgemäß das Ventil aus einer Führung mit Öffnung und einer darin befindlichen
Hülse mit Schlitz, wobei die Hülse in der Führung geführt wird und Schlitz und Öffnung
überlagerbar sind. Auf diese Art kann die Einstellung des Ventils direkt ohne Umlenkung
erfolgen, was den Aufbau vereinfacht und somit die Störanfälligkeit reduziert.
[0008] Verfügt die Gasarmatur über die eingangs erwähnten Sicherheits- und Wassermangelventile,
die jeweils dichtend sind, so muss das Ventil zur Einstellung des Verstärkungsfaktors
nicht dichtend sein. Vielmehr kann eine leichte Undichtigkeit schon deshalb in Kauf
genommen werden, weil die Funktion des Ventils, die Einstellung des Brenngasstroms,
nicht jedoch seine gänzliche Verhinderung ist. Demzufolge kann auf gesonderte Dichtungen
verzichtet werden.
[0009] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 ergibt sich der Vorteil, dass die Steuerbewegung
des Ventils rotationsförmig erfolgen kann; dies kommt der üblichen Drehbewegung zur
Steuerung derartiger Ventile entgegen. Auf eine Umlenkung kann dabei verzichtet werden.
[0010] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 3 ergibt sich der Vorteil, dass das Ventil feinfühlig
dosiert werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schlitz an einem Ende
seines Translationsweges sehr schmal ist und seine Breite sich kontinuierlich verbreitert.
[0011] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 ergibt sich der Vorteil, dass die Führung Bestandteil
des Gehäuses, welches die Bauteile der Gasarmatur aufnimmt, ist, wodurch eine Bauteilreduzierung
erreicht wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Öffnung Teil einer eingesetzten
Buchse ist, da auf diese Art ein Austausch der Buchse (z.B. wegen Leistungsbegrenzung,
Gasartenwechsel, u.a.) und eine höhere Fertigungsgenauigkeit (Gehäuse ist meist ein
Druckgussteil, das nachbearbeitet wird) möglich ist.
[0012] Gemäß den Merkmalen der Ansprüche 5 und 6 können gute Gleit- und Dichteigenschaften
der beiden Ventilteile erreicht werden.
[0013] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 7 ergibt sich der Vorteil, dass der Gasdruck gegen
die Öffnungsrichtung des Wassermangelventils gerichtet ist. Hierdurch wird vermieden,
dass z.B. bei Ausfall oder Reduzierung der Schließkraft des Ventils das Ventil durch
den Gasdruck geöffnet wird.
[0014] Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 8 ergibt sich der Vorteil, dass eine translatorische
Bewegung zur Erfüllung zweier Funktionen genutzt werden kann; aufwändige Umlenkungen
werden überflüssig.
[0015] Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1 und Fig. 2 zwei perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Gasarmatur,
Fig. 3 und Fig. 4 zwei Schnitte einer erfindungsgemäßen Gasarmatur im unbelasteten
Zustand,
Fig. 5 bis Fig. 8 einen Teilschnitt in verschiedenen Betriebsstellungen,
Fig. 9 ein erfindungsgemäßes Wassermangelventil,
Fig. 10 eine Vorrichtung zur Brennerdruckeinstellung und
Fig. 11 bis Fig. 15 Einzelbauteile einer erfindungsgemäßen Gasarmatur.
[0016] Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine erfindungsgemäße Gasarmatur 20 mit einem Gehäuse 25,
einem Einstellknopf 1, Brenngaseingang 17, Brenngasausgang 18 mit Schraube 29 zum
Einstellen des Brennerdrucks, Zündgasausgang 19 und Wasserschalteranschluß 14. Der
nicht dargestellte Wasserschalter ist durch eine Membrane in zwei Druckkammern getrennt.
Beim Warmwasserzapfen wird von einer Venturidüse im Wasserschalter ein Differenzdruck
zwischen den Kammern erzeugt; durch den Differenzdruck hebt sich die Membrane. Hierdurch
wird ein zur Wassermenge stetig wachsendes Signal geliefert, das in Form einer Hubbewegung
auf den Steuerstift 15 übertragen wird.
[0017] In Fig. 3 ist ein Schnitt durch diese Gasarmatur 20 im Ausgangszustand (d.h. kein
Brenngasfluß) zu sehen. Der Brenngaseintritt 17 mündet in eine Kammer 24, in der sich
ein Sicherheitsventil 5 und ein Thermomagnet 6, die miteinander gekoppelt sind, befinden.
[0018] Unterhalb des Sicherheitsventils 5 befindet sich eine weitere Kammer 23, in der sich
in einer Führung 21 eine Hülse 8 mit einem Schlitz 9 befindet. In der Hülse 8 steckt
zentrisch ein Zündgasbolzen 3, der in dem Einstellknopf 1 endet. Ein Teilbereich der
Hülse 8 bildet mit einem Teilbereich des Zündgasbolzens 3 ein Zündgasventil 4, das
die Verbindung zu einem Ringkanal 26 abdichtet. Zwischen Hülse 8 und Einstellknopf
1 ist eine Feder 7 gespannt. Der Zündgasbolzen 3 ist mit dem Einstellknopf 1 verbunden.
Die Hülse 8 liegt an einer Buchse 11, die über eine Öffnung 13 verfügt, an. In der
Buchse 11 befindet sich eine Feder 12, welche gegen ein Wassermangelventil 10 drückt.
Vom Wassermangelventil 10 ragt ein Steuerstift 15 in den Wassermangelanschluß 14.
[0019] Fig. 4 zeigt die Gasarmatur 20 in einem anderen Schnitt. Aus dieser Perspektive wird
die Anbindung des Zündgasausgangs 19 sowie den Mechanismus zur Betätigung der Gasarmatur
20 deutlich. Für die translatorische Bewegung des Zündgasbolzens 3 ist eine Steuerkurve
2 (vgl. Fig. 13) im Einstellknopf 1 in Verbindung mit einer Schraube 16 vorhanden;
die Funktion wird später beschrieben.
[0020] Fig. 5 zeigt die gleiche Perspektive in einer anderen Arbeitsstellung, in der Zündstellung,
bei der die Verbindung des Ringkanals 26 zum Zündgasausgang 19 über die Bohrung 27
deutlich wird.
[0021] Fig. 6 zeigt einen Teil der Gasarmatur 20 in einem weiteren Arbeitsschritt.
[0022] In Fig. 7 ist ein Teil der Gasarmatur 20 in einem folgenden Arbeitsschritt zu sehen.
[0023] Fig. 8 zeigt einen Teil der Gasarmatur 20 in den Betriebszustand, in dem Brenngas
vom Brenngaseingang 17 zum Brenngasausgang 18 strömen kann.
[0024] Fig. 9 zeigt das geöffnete Wassermangelventil 10 im Detail.
[0025] In Fig. 10 ist eine Vorrichtung zur Einstellung des Brennerdrucks zu sehen.
[0026] Fig. 11 zeigt die Hülse 8 im Detail mit dem Schlitz 9 und Dichtringen 28. In Fig.
12 ist der Zündgasbolzen detailliert dargestellt. Aus Fig. 13 geht die Innenansicht
des Einstellknopfes 1 mit der Steuerkurve hervor. Fig. 14 zeigt die Hülse 11 mit Öffnung
13 und Fig. 15 zeigt das Wassermangelventil 10 mit Steuerstift 15.
[0027] In Fig. 3 und Fig. 4 ist die Gasarmatur 20 im Ausgangszustand, in dem kein Brenngas
strömt, zu sehen. Das Sicherheitsventil 5, das Zündgasventil 4 und das Wassermangelventil
10 sind geschlossen; die Öffnung 13 des Ventils zur Einstellung des Verstärkungsfaktors
ist von der Hülse 8 verschlossen.
[0028] Zur Inbetriebnahme wird der Einstellknopf 1 gemäß Fig. 5 in die Zündstellung gedreht.
Während dieser Drehung verschiebt sich der Griff abhängig von der Position der Schraube
16 in der Steuerkurve 2 (vgl. Fig. 13) in Richtung Gehäuse. Der Einstellknopf 1 drückt
den Zündgasbolzen 3 nach oben, wodurch das Dichtelement am Zündgasventil 4 aus der
Bohrung heraustritt und das Ventil geöffnet wird. Eine Verbindung des Ringkanals 26
durch die Bohrung 27 zum Zündgasausgang 19 ist somit gegeben.
[0029] Nun wird gemäß Fig. 6 der Einstellknopf 1 manuell weitergedrückt, wodurch die Spitze
des Zündgasbolzens 3 den Ventilteller am Sicherheitsventil 5 öffnet. Die Druckbewegung
endet sobald im Inneren des Thermomagneten 6 eine Ankerplatte am Eisenkern eines Elektomagneten
anliegt. Brenngas kann nun vom Brenngaseingang 17 über die Kammer 24, durch das geöffnete
Sicherheitsventil 5 in die Kammer 23, von dort über das geöffnete Zündgasventil 4
in den Ringkanal 26 und von dort über die Bohrung 27 in den Zündgasausgang 19, von
dem eine Verbindung zu einem nicht dargestellten Zündbrenner besteht, strömen.
[0030] Ein mechanisch erzeugter Zündfunken entzündet das Brenngas am Zündbrenner. Wenn die
Zündflamme ein Thermoelement ausreichend erwärmt hat, wird durch den erzeugten Thermostrom
die Ankerplatte am Eisenkern festgehalten.
[0031] Nach dem Loslassen des Einstellknopfes 1 wird - wie in Fig. 7 dargestellt - der Einstellknopf
1 zusammen mit dem Zündgasbolzen 3 von der Feder 7 wieder zurückgeschoben, wobei das
Sicherheitsventil 5 bei Vorliegen einer Zündflamme und eines entsprechenden lonisationstromes
durch den Thermomagneten 6 geöffnet bleibt. Durch Drehen des Einstellknopfes 1 wird
die Gasarmatur 20 in die Bereitschaftsstellung gebracht. Während die axiale Lage dabei
unverändert bleibt, kann die Hülse 8 gedreht werden und der variabel gestaltete Schlitz
9 überlagert die Öffnung 13 zum Wassermangelventil 10, welches nach wie vor geschlossen
ist.
[0032] Die auf einer Seite an die Mantelfläche der Hülse 8 angepaßte Buchse 11 ist axial
schwimmend eingesetzt und wird durch eine Feder 12 an die Hülse 8 angedrückt. Die
Buchse 11 mit der Öffnung 13 in Verbindung mit der Stellung des Schlitzes 9 der Hülse
9 bestimmen die mögliche fließende Gasmenge (bei geöffnetem Wassermangelventil 10)
bzw. die sogenannte Leistungsvorwahl.
[0033] Gemäß Fig. 7 sperrt das Wassermangelventil 10 den Brenngasfluß über den Brenngasausgang
18 zum nicht dargestellten Brenner.
[0034] Über den Wasserschalteranschluß 14 kann ein Signal zum Öffnen des Wassermangelventils
10 auf den Steuerstift 15 gegeben werden. Der nicht dargestellte Wasserschalter überträgt
einen vom Wasserdurchfluß abhängigen Hub an den Steuerstift 15, der schließlich den
Wassermangelventilteller entgegen dem Gasfluss drückt und somit das Wassermangelventil
10 öffnet. Dies ist in Fig. 8 dargestellt. Das Brenngas kann nun von der Kammer 23
über den Schlitz 9 und die Öffnung 13 durch das geöffnete Wassermangelventil 10 in
den Brenngasausgang 18 strömen. Der Öffnungsquerschnitt des Wassermangelventils 10
und somit der Brenngasvolumenstrom ist vom Hub des Steuerstiftes 15 abhängig. Fig.
9 zeigt die Gasarmatur, insbesondere das geöffnete Wassermangelventil 10 mit dem Brenngasausgang
18.
[0035] Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist zur Anpassung an die örtlichen Drücke im Gasnetz
die Möglichkeit zur Feineinstellung des Brennerdruckes mittels einer Schraube 29 gegeben.
[0036] Erst mit dem Zapfen von Wasser wird der Gasweg vom Brenngaseingang 17 über den Brenngasausgang
18 zum Brenner frei. Die Zündung des Brenners erfolgt durch Überspringen der Flamme
von der brennenden Zündflamme. Wird der Wasserfluß beendet und der Wasserschalter
überträgt dann keinen Hub, so wird der Ventilteller des Wassermangelventils von der
Feder 12 wieder in den Ventilsitz zurückgedrückt und somit das Ventil geschlossen.
[0037] Durch die koaxiale Anordnung von Zündgasventil 4 und Sicherheitsventil 5 entfallen
im Vergleich zum Stand der Technik Umlenkungen. Die Funktionsintegration vereinfacht
den Aufbau und reduziert Kosten.
[0038] Die Feder 12 erfüllt zwei Funktionen. Zum einen stellt sie ein Anliegen der Buchse
11 an der Hülse 8 sicher; zum anderen schließt sie das Wassermangelventil 10. Ein
Ausbau der Buchse 11 z.B. für eine Gasartenwechsel ist nach der Demontage des Wassermangelventils
10 möglich.
[0039] Weitere Vorteile sind:
[0040] Das Zündgasventil 4 ist ohne die sonst übliche Flachdichtung und ohne gedrehten Ventilsitz
ausgeführt, so dass die Anzahl der Teile verringert und die Montage vereinfacht ist.
[0041] Das Wassermangelventil 4 schließt in Brenngasströmungsrichtung. Durch die deshalb
kleinere Schließfederkraft 12 kann die Membrane am Wasserschalter verkleinert werden.
[0042] Durch Verwendung von Drehteilen für die Ventilsitze am Sicherheitsventil 5 und Wassermangelventil
10 kann die mechanische Bearbeitung des Gehäuses vereinfacht und auf ein Mindestmaß
reduziert werden. Es gibt bei der gezeigten Ausführungsform nur vier Bearbeitungs-
bzw. Montagerichtungen.
[0043] Falls ein Heizgerät mit einer erfindungsgemäßen Gasarmatur auf eine andere Gasart
umgestellt werden soll, muß nur die Wasserschalterseite geöffnet werden.
1. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) für einen gasbeheizten Durchlauf-Wasserheizer
mit einem Ventil zur Einstellung des Verstärkungsfaktors, welcher das Verhältnis von
Brenngasvolumenstrom zu Wasservolumenstrom festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zur Einstellung des Verstärkungsfaktors von einer Hülse (8) mit Schlitz
(9) und einer Führung (21) mit Öffnung (13) gebildet wird, wobei die Hülse (8) derart
in der Führung (21) geführt wird, dass der Schlitz (9) kontinuierlich über die Öffnung
(13) führbar ist.
2. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) und die Führung (21) rotationssymmetrisch ausgeführt sind und über
die selbe Rotationsachse (22) verfügen.
3. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (9) in Translationsrichtung eine nicht konstante Breite aufweist.
4. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (21) Teil eines Gehäuses (25), vorzugsweise mit eingesetzter Buchse (11),
welche die Öffnung (13) besitzt, ist.
5. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (8) aus Kunststoff, vorzugsweise Polyamid hergestellt ist.
6. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führung (8) beziehungsweise das Gehäuse (25) aus Metall, vorzugsweise Messing,
Zink oder Aluminium hergestellt ist.
7. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasarmatur (20) über ein Wassermangelventil (10) verfügt, welches die Brenngasmenge
in Abhängigkeit der Wassermenge steuert, und die Öffnungsrichtung des Wassermangelventils
(10) gegen die Strömungsrichtung des Brenngases gerichtet ist.
8. Hydraulisch geregelte Gasarmatur (20) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasarmatur (20) über ein Zündgasventil (23) und ein Sicherheitsventil (5) verfügt,
deren Translationsachse (22) identisch ist.