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Sicherheitssteuereinrichtung für gasbeheizte Geräte Die Erfindung
bezieht sich auf eine Sicherheitssteuereinrichtung für gasbeheizte Geräte mit einem
in der Hauptgasleitung vor dem Brenner angeordneten Gasabsperrhahn für die Regelung
der Gaszufuhr zum Brenner, einem Zündbrenner, einem durch Membran druckgeregelten
Absperrventil in der Hauptgasleitung und einem elektromagnetisch betätigten Ventil,
das durch ein von der Zündflamme erwärmtes Thermoelement beeinflußt wird und zur
Atmosphäre hin öffnet.
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Das Problem liegt bei gasbeheizten Geräten darin, daß auf jeden Fall
ein Ausströmen unverbrannten Gases verhindert werden muß. Diese Gefahr kann bei
einem Bruch einer der hinter dem Hauptabsperrhahn liegenden Leitungen oder auch
dann auftreten, wenn der Gasdruck so weit absinkt, daß Haupt- und Zündflamme erlöschen.
Bei wiederkehrendem Gasdruck könnte das Gas ungehindert ausströmen.
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Es sind bereits Einrichtungen bekanntgeworden, die mit einem elektromagnetischen,
von einem von der Zündflamme beheizten Thernioelement beeinflußten Ventil arbeiten,
welche das druckgeregelte Absperrventil betätigen. Bei diesen Einrichtungen ist
bei brenciender Zündflamme das elektromagnetische Ventil geöffnet, d. h., in der
Verbindungsleitung zum Absperrventil herrscht Atmosphärendruck. Gleichzeitig wird
das Absperrventil durch den in der Hauptgasleitung herrschenden Gasdruck ebenfalls
offengehalten.
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Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß bei einem Bruch der Verbindungsleitung
zwischen elektromagnetischem Ventil und Absperrventil das Absperrventil -geöffnet
bleibt, da der in der Hauptgasleitung herrschende Druck ein Schließen verhindert.
Dabei ist es gleichgültig, ob die Zündflamme brennt oder nicht. Das Gas kann also
ungehindert ausströmen. Auch beim Erlöschen der Hauptflammen wird sich das Absperrventil
nicht schließen. Bei einem kurzzeitigen Absinken des Druckes in der Gasleitung,
das sowohl Haupt- als auch Zündflamme zum Erlöschen bringt, wird _ sich zwar das
Absperrventil sofort schließen, aber auch sofort bei Wiederkehr des Druckes wieder
öffnen, weil das elektromagnetisch betätigte Ventil infolge der Trägheit des Thermoelements
noch eine gewisse Zeit lang geöffnet bleibt. Es kann also auch in diesem Fall unverbranntes
Gas ausströmen.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Sicherheitssteuereinrichtung
zu schaffen, hei der die Nachteile der bekannten Einrichtungen vermieden werden
und die unter allen Umständen das Austreten unverbrannten Gases verhindert.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die im
Betrieb unter Druck stehende Kammer des membrangesteuerten Absperrventils derart
mit dem elektromagnetisch betätigten Ventil verbunden ist, daß das Absperrventil
geschlossen ist, wenn das elektromagnetische Ventil geöffnet ist.
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Das heißt also, daß das elektromagnetisch betätigte Ventil bei brennender
Zündflamme und normalem Betrieb geschlossen ist, während das Absperrventil geöffnet
ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß z. B. bei einem Bruch in der Verbindungsleitung
zwischen Absperrventil und elektromagnetisch betätigtem Ventil das Absperrventil
sofort geschlossen wird, da die im Betrieb unter Druck stehende Kammer des Absperrventils
nunmehr durch die Bruchstelle mit der Atmosphäre verbunden wird, so daß sich das
Absperrventil sofort schließt und geschlossen bleibt. Nach einem weiteren Merkmal
ist das Absperrventil gewichtsbelastet, so daß es normalerweise geschlossen ist.
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Ebenfalls wird bereits, wenn die Zündflamme erlischt, das elektromagnetische
Ventil geöffnet, so daß auch dann sofort das Absperrventil geschlossen wird.
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Sollte der Fall eintreten, daß für kurze Zeit der Gasdruck in der
Leitung so weit absinkt, daß sowohl Haupt- als auch Zündflamme erlöschen, so würde
wegen der bereits erwähnten Trägheit der Thermoelemente das elektromagnetisch betätigte
Ventil noch für kurze Zeit geschlossen bleiben, so daß bei wiederkehrendem Gasdruck
noch unv erbranntes Gas aus= strömen kann, bis sich das elektromagnetisch betätigte
Ventil
infolge der Abkühlung öffnet und ein Schließen des Absperrventils bewirkt. Um auch
dieses kurzzeitige Ausströmen zu verhindern, ist nach einem weiteren Merkmal in
der im Absperrventil liegenden Ventilspindel eine kleine Bohrung vorgesehen, die
einen Druckausgleich ermöglicht und dadurch bei abgesunkenem Gasdruck in der Hauptleitung
trotz des geschlossenen elektromagnetisch betätigten Ventils ein sofortiges Schließen
des Absperrventils bewirkt.
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Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherheitssteuereinrichtung
ist in ihrer Anwendung auf einen Gas-Wassererhitzer in der Zeichnung dargestellt,
die schematisch den Leitungsplan darstellt.
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In der Zeichnung ist 1 die Hauptgasleitung; eine Abzweigleitung 1
a führt zu einem Zündbrenner 2. In der Zündleitung ist ein Absperrhahn 3 vorgesehen,
der aber nicht unbedingt notwendig ist. Auch der Hauptabsperrhahn 4 in der Hauptleitung
ist nicht wesentlich für die Erfindung. Die Zuleitung führt durch einen Regler von
bekannter Bauweise, der einen gleichbleibenden Druck aufrechterhält und allgemein
mit 5 bezeichnet ist, zu einem allgemein mit 6 bezeichneten druckgeregelten Absperrventil.
Ein Teil des Gehäuses des Absperrventils steht über eine enge Rohrleitung 7 mit
einem elektromagnetisch betätigten Ventil in Verbindung, das allgemein mit 8 bezeichnet
ist; dieses ist normalerweise an dem Gasgerät angebracht. Die Idauptgasleitung 1
führt durch das Absperrventil 6 zu einem Relaisschaltventil 9 ebenfalls bekannter
Bauweise, das keinen wesentlichen Teil der Erfindung darstellt; dieses wird durch
einen Immersionsthermostaten 10 betätigt, der auf einer engen Rohrleitung 11 angebracht
ist. Auch der Immersionsthermostat bildet keinen wesentlichen Teil der Erfindung
und könnte durch irgendein anderes Ventil ersetzt werden, mit dem sich eine thermostatische
Regelung erreichen läßt; vorzugsweise wählt man eine solche Regelung entweder nach
dem »Auf-Zu«-Typ oder in der Art der »Groß-Klein«-Schalter. Hinter dem Relaisschaltventil
9 befindet sich ein Absperrhahn 12, der das Gas für die Hauptbrenner 13 freigibt;
diese liegen innerhalb des Wassererhitzers 50. Im Gasgerät ist dicht neben dem Zündbrenner
2 ein Thermoelement 14 eingebaut, das über Leitungen 36 an das elektromagnetisch
betätigte Ventil 8 angeschlossen ist, das im folgenden auch als »ther-inoelektrisch«
betätigtes Ventil bezeichnet wird.
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Die Sicherheitssteuereinrichtung gemäß der Erfindung besteht aus zwei
Hauptteilen, dem Absperrventil 6 und dem thermoelektrisch betätigten Ventil B.
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Das Absperrventil 6, das eine zylindrische Gehäusewand 15 besitzt,
wird durch eine kreisförmige Trennwand 16 in zwei Hauptkammern unterteilt. Die untere
Kammer 17 bildet den Hauptgasweg: das Gas tritt bei 18 aus der Hauptleitung 1 ein
und strömt an einem Ventilsitz 19 vorbei zum Auslaß 20, der zu dem Relaisschaltventil
9 führt. Die obere Kammer ist durch eine elastische Membran 21 wieder in zwei Kammern
22, 23 unterteilt. Die untere Kammer 22 steht über die enge Rohrleitung 7 ständig
mit dem thermoelektrisch betätigten Ventil 8, die obere Kammer 23 über eine Entlüftung
24 mit der Atmosphäre in Verbindung. In der unteren Kammer 17 liegt ein Ventil 25,
das auf den Sitz 19 paßt und durch ein Belastungsgewicht 26, das einen Teil der
Membran 21 bildet und auf der «#"entilspindel 27 befestigt ist, normalerweise auf
seinen Sitz gedrückt und so geschlossen gehalten wird.
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Die Ventilspindel bewegt sich frei durch die Öffnung in der Mitte
der Trennwand 16. Die Abdichtung erfolgt durch eine kleine Verschlußmembran 28.
Die Ventilspindel selbst ist mit einer Bohrung versehen, welche die Kammer 22 mit
der Unterseite des Ventiltellers verbindet.
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In dem zylindrischen Mittelteil 15 des Ventilgehäuses ist ein federbelasteter
Druckknopf oder Kolbenschieber 30 eingebaut, der von Hand betätigt wird und
dann durch Querbohrungen 31 Gas aus dem Ein -laß 18 in die Kammer 22 eintreten läßt.
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Die enge Rohrleitung 7 ist bei 32 mit dem thermoelektrisch betätigten
Ventil verbunden und kann durch eine Entlüftung 34 in dessen Gehäuse mit der Atmosphäre
verbunden werden, wenn das thermoelektrisch betätigte Ventil geöffnet wird. Im Gehäuse
des Ventils ist ein Elektromagnet 35 eingebaut, der durch Leitungen 36 mit dem Thermoelement
14 verbunden ist; sein ebenfalls in dem Gehäuse untergebrachter Anker 37 ist auf
einer Spindel 38 befestigt, die in einem Bund 39 endet. Der Ventilteller 33 sitzt
mit Gleitsitz auf der Spindel 38; normalerweise wird das Ventil in geschlossener
Stellung gehalten, d. h. durch eine Druckfeder 40 auf seinen Sitz gedrückt, wenn
der Anker 37 durch den Elektromagnet 35 gegen die Kraft der Feder 41 angezogen gehalten
wird. Sollte aber der Elektromagnet stromlos werden, so drückt die Feder 41 den
Anker nach oben, der Absatz 42 an der Spindel 38 greift unter den Ventilteller 33
und hebt ihn von seinem Sitz ab. Wenn der Elektromagnet wieder mit Strom versorgt
wird, reicht seine Anziehungskraft nicht aus, den Anker auf den Magnet zurückzuziehen;
es ist daher ein handbetätigter Druckknopf 43 vorgesehen, der beim Niederdrücken
den Anker zur Anlage auf dem Elektromagnet bringt, wo er durch die Anziehungskraft
gehalten wird.
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Wenn das Gerät in Betrieb genommen werden soll, werden der Absperrhahn
12 und der Hauptabsperrhahn 4, wenn ein solcher vorhanden ist, geschlossen. Der
Absperrhahn 3 für die Zündflamme wird geöffnet und die Zündflamme angezündet. Diese
erwärmt das Thermoelement 14, welches dann einen Strom abgibt, der den Magnet 35
erregt. Wie oben ausgeführt wurde, verhindert jedoch die Feder 41 das Anziehen und
Festhalten des Ankers, Nun wird der Hahn 4 geöffnet, so daß das Gas zum Absperrventil
6 strömen kann. Unter der Belastung des Gewichtes 26 bleibt jedoch das Ventil
25 noch so lange geschlossen, bis das Gas die Unterseite der Membran 21 erreichen,
d. h. bis es in die Kammer 22 eintreten kann. Um das Ventil 25 von seinem Sitz
19 abzuheben, wird der Druckknopf 43 niedergedrückt, so daß der Anker 37
mit dem Elektromagnet 35 in Berührung kommt, von dem er dann gehalten wird. Damit
wird das Ventil 33 geschlossen und so die enge Rohrleitung 7 von der Verbindung
mit der Atmosphäre über die Entlüftung 34 abgesperrt. Darauf wird der Druckknopf
30 gedrückt, so daß das Gas durch die Querbohrungen 31 in die Kammer 22 tritt. Da
der Weg durch die enge Rohrleitung 7 versperrt ist, tritt das Gas über die Bohrung
29 auf die Auslaßseite 20 des Absperrventils über. Da der Absperrhahn 12 noch geschlossen
ist, baut sich ein Gasdruck unter der Membran 21 auf. Sobald dieser ausreicht, das
Ventil 25 von seinem Sitz abzuheben, öffnet dieses, worauf das Gas durch
den Auslaß 20 bis zum Absperrhahn 12 strömen kann. Wenn dieser nun aufgedreht wird,
gelangt das Gas zu den Hauptbrennern 13 und wird durch die Zündflamme 2 gezündet.
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Falls der Gasdruck aussetzt oder unter eine vorherbestimmte untere
Grenze absinkt, so sinkt der Druck unter der Membran 21 ebenfalls ab, das Ventil
25 setzt sich unter der Belastung des Gewichtes 26 fast
augenblicklich
auf seinen Sitz 19 auf, und der Hauptbrenner 13 erlischt.
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Falls der Gasdruck nur so weit absinkt, daß die Zündflamme brennen
bleibt, muß zunächst der Absperrhahn 12 geschlossen werden. Bevor die Hauptbrenner
wieder angezündet werden, muß natürlich der Gasdruck von der Hauptleitung her wieder
seine volle Höhe erreicht haben. Wenn diese erreicht ist, muß der Druckknopf 30
so lange niedergedrückt werden, bis sich unter der Membran 21 ein hinreichender
Gas druck aufgebaut hat. Die Verbindung zwischen der engen Rohrleitung 7 und der
Entlüftung 34 bleibt unterbrochen, da der Anker 37 nicht freigegeben wird und so
der Ventilteller 33 das Ventil 8 geschlossen hält; daher kann sich in der Kammer
22 ein Druck aufbauen, bei dem die Membran 21 das Ventil 25 öffnet; damit strömt
das Gas durch die Rohrleitung 1 zum Absperrhahn 12. Dieser kann dann aufgedreht
und die Brenner angezündet werden.
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Wenn dagegen der Gasdruck ganz aussetzt, erlischt selbstverständlich
auch die Zündflamme. Nach Wiederherstellung der Zufuhr gelangt das Gas bis zum
Ab-
sperrventil 6, welches jedoch geschlossen bleibt, bis folgende Schritte
durchgeführt sind: Zuerst wird die Zündflamme wieder angezündet und anschließend
mittels des Druckknopfes 43 das thermoelektrisch betätigte Ventil 8 wieder so eingestellt,
daß der Anker 37 von dem Magnet 35, der durch den vom Thermoelement 14 gelieferten
Strom erregt wird, angezogen bleibt. Darauf muß der Absperrhahn 12 geschlossen und
dann der Druckknopf 30 so lange gedrückt werden, bis sich unter der Membran 21 ein
Gasdruck aufgebaut hat. Wenn dieser Druck hinreichend groß ist, hebt sich das Ventil
25 von seinem Sitz ab. Danach kann der Absperrhahn 12 geöffnet und der Brenner
angezündet werden.
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Sollte aus irgendeinem Grunde die Zündflamme erlöschen, so kühlt sich
das Thermoelement 14 ab, der Elektromagnet 35 wird stromlos, und das Ventil 33 öffnet
sich unter der Wirkung seiner Feder 41. In diesem Fall wird das Gas aus der Kammer
22 durch die enge Rohrleitung 7 schneller in die Atmosphäre abgelassen, als es durch
die Bohrung 29 in der Ventilspindel 27 eintreten kann; daher schließt sich das Ventil
25 unter der Wirkung des Belastungsgewichtes 26.
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Selbst angesichts eines unerwarteten Bruches, z. B. der engen Rohrleitung
7, bleibt das System sicher. Wenn nämlich das Gas ausströmt, wird sich das Ventil
25 schließen und dadurch den Hauptbrenner absperren.