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Motorventil Die Erfindung bezieht sich auf ein vom einem Elektromotor
über ein Zwischenglied betätigbares Ventil mit einem Elektromagneten, wobei der
Elektromotor eine einen Ventilverschlußkörper tragende Ventilspindel, das Zwischenglied
und der Elektromagnet eine gemeinsame Mittellinie haben.
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Mit Ventilen der vorbeschriebenen Art wird erreicht, daß bei Stromausfall
das geöffnete Ventil immer mit Sicherheit geschlossen wird, wodurch es auch bei
Sicherheitsanlagen für Gasfeuerungen, bei denen der Motorstromkreis durch eine Zündsicherung
od. dgl. gesteuert wird, verwendet werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein im Aufbau einfaches, robustes und
getriebeloses Motorventil zu schaffen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Zwischenglied
zwischen Motorwelle und Ventilspindel als Hebelgestänge nach Art eines Fliehkraftreglers
ausgebildet ist, daß die Ventilspindel durch die hohl ausgebildete Welle des Elektromotors
hindurchragt, daß ferner an dem aus dem Elektromotor herausragenden Teil der Ventilspindel
ein dem Elektromagneten zugeordneter Anker befestigt ist und daß dem herausragenden
Spindelteil in seiner äußeren Endstellung ein einen Stromkreis des Elektromotors
beherrschendes Schaltglied zugeordnet ist.
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Weitere Vorteile werden darin gesehen, daß auf eine sonst notwendige
Vorrichtung zur Rückführung des angehobenen Ventilkörpers in seine Schließstellung
oder auf eine lösbare Kupplung zwischen dem seither verwendeten Getriebe und der
Ventilspindel verzichtet werden kann und daß der Elektromotor mit der Betätigung
des Schaltgliedes zum Stillstehen kommt. Zuvor muß natürlich der Anker an dem Elektromagneten
anliegen.
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Ein Ventil der als vorbekannt herausgestellten Bauart verwendet als
Übertragungsglied eine elektromagnetisch beeinflußte teigige Eisenmasse. Der Aufbau
des vorbekannten Ventils ist keinesfalls einfach, zumal auch noch ein zweiter Elektromagnet
benötigt wird und beide Elektromagneten axial verschiebbar sein müssen.
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Es ist zwar bei Ventilen bekannt, als Steuerglied für ein Ventil einen
Fliehkraftregler zu verwenden. Bei ihnen aber dient eine Feder als übertragungsglied
der Antriebskräfte auf den Steuerkolben. Federn sind bekanntlich Ermüdungserscheinungen
unterworfen, wodurch eine exakte Einhaltung der Steuerstellungen des Verschlußorgans
- im Gegensatz zum Anmeldungsgegenstand - nicht gewährleistet ist.
Darüber hinaus aber muß der Antrieb mit der Inbetriebnahme der Regeleinrichtung
stets mitlaufen, andernfalls die Einrichtung in ihre Ruhestellung geht. Es müßte
also ein entsprechend starker Motor verwendet Werden.
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Ferner ist noch eine von einem Elektromotor angetriebene Regeleinrichtung
bekannt. Zwar wird bei ihr auf die Anordnung eines Elektromagneten verzichtet. Aber
auch diese Regelanlage arbeitet nur, wenn der entsprechend stark dimensionierte
Elektromotor auf die Steuerelemente einwirkt.
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Da die Öffnungszeiten des erfindungsgemäßen Ventils verhältnismäßig
kurz sind und dies auch dann noch, wenn eine Bremsvorrichtung gleichzeitig mit dem
Ventil gekoppelt ist, kann der Motor nach erfolgtem Öffnen des Ventils abgeschaltet
werden, weil das Ventil - im Gegensatz zu den vorbeschriebenen bekannten
Anlagen - in seiner Offenstellung verbleibt. Es kann also ein schwacher und
deshalb preisgünstiger Motor verwendet werden. Eine kurzzeitige überlastung des
Motors kann ohne Nachteile für diesen in Kauf genommen werden.
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Der Ventilteller des erfindungsgemäßen Ventils ist darüber hinaus
durch eine verhältnismäßig starke Feder, die im Schließsinne des Ventils wirkt,
belastbar; der " Schließdruck kann also entsprechend hoch sein, ohne daß
dadurch - im Gegensatz zu den bekannten Ventilen - der Elektromagnet
und/oder der Elektromotor stärker ausgelegt werden müßten. Die besagte Feder ist
gemäß der Erfindung mit ihrem einen Ende an einem axial verschiebbaren Teil des
Hebelgestänges und mit ihrem anderen Ende an einem an der Welle - des Elektromotors
befestigten Teil des Hebelgestänges angeordnet. Im Gegensatz zu dem bekannten Ventil
wirkt die Federkraft beim öffnen des Ventils nicht gegen die Kraft des Elektromagneten,
sondern nur gegen die des Elektromotors.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der als
Platte ausgebildete Anker radial und axial mit Lose auf dem verlängerten, aus
dem
Elektromotor herausragenden Teil der Ventilspindel angeordnet ist und diese für'
die- Dauer des Anliegens an den erregten Elektromagneten in ihrer äußeren Endstellung
hält. Damit ist ein allseitiges Anliegen der Ankerplatte an den Elektromagneten
innerhalb der ihnen gemeinsamen Anschlagebene gewährleistet.
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Gemäß einem anderen Teilmerkmal der Erfindung ist die Ventilspindel
im Verschlußkörper kugelartig und schwenkbar und der Verschlußkörper in dem ihn
umgreifenden Teil des Hebelgestänges axial verschiebbar und drehbar gelagert. Der
solcherweise gelagerte Ventilkörper wird also nicht allein ringsum auf seinem Sitz
aufsitzen können, sondern auch beim Anlaufen des Motors nicht sofort von dessen
Welle mitgenommen, d. i. mitgedreht, werden.
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Ein weiteres erfinderisches Merkmal der Erfindung wird darin gesehen,
daß der dem Ventilkörper zugekehrte Teil der hohlen Welle - zwecks gegenseitiger
Führung - teleskopartig in einen hohlzylindrisch ausgebildeten, an dem axial
verschiebbaren Teil des Hebelgestänges angeordneten Ansatz hineinragt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 ein Ventil und ein einen Elektromagneten aufnehmendes Gehäuse
in Schnittdarstellung und einen zwischen diesen angeordneten Elektromotor in Seitenansicht.
Der linke Teil der Zeichnung läßt das Ventil in seiner Schließstellung, der rechte
Teil das Ventil in derjenigen Offenstellung erkennen, in der dessen Ventilspindel
mit einem Anker an dem Elektromagneten bereits anliegt, der Stromkreis des Elektromotors
aber gerade unterbrochen wird, F i g. 2 den Schaltplan des Elektromagneten und des
diesem parallel geschalteten Elektromotors und F i g. 3 im Vergleich zu F
i g. 1 eine andere Ausführung der Verbindung zwischen Ventilspindel und einem
Ventilverschlußkörper.
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In der F i g. 1 bedeuten 1 ein Ventilgehäuse, 4 dessen
Einlaßstutzen, 5 dessen Auslaßstutzen, 6 eine Zwischenwand mit einem
Ventildurchgang 7. Der Ventildurchgang 7 wird von einem Ventilteller
8 beherrscht. An dem Ventilteller 8 ist kugelartig eine Ventilspindel
9 angelenkt. Die Ventilspindel 9 durchgreift eine durchgehend hohl
ausgebildete Welle 10
eines auf dem Ventilgehäuse 1 aufsitzenden Elektromotors
2 und ragt aus diesem heraus in ein mit 3
bezeichnetes, einen Elektromagneten
20 aufnehmendes Gehäuse. Die mit 9' bezeichnete Verlängerung der Ventilspindel
9 ragt in den ringförmig gestalteten Elektromagneten 20 zentrisch hinein
und wird von diesem axial geführt. Eine dem Elektromagneten 20 zugeordnete Ankerplatte
22 ist axial uno radial mit Lose in einer Ausnehmung 23 in der Verlängerung
9' der Ventilspindel 9 angeordnet und wird von dieser mitgenommen
bzw. von ihr während ihres Anliegens an dem Elektromagneten 20 gehalten. Die Zuleitungen
zu dem Elektromotor 2 sind mit 2', die zu dem Elektromagneten 20 mit 21 bezeichnet.
Die Verbindun- zwischen der hohlen Welle 10 des Elektromotors 2 und dem Ventilkörper
8 stellt ein insgesamt mit 11 bezeichnetes Hebelgestänge her. Das
Hebelgestänge 11 ist nach Art eines Fliehkraftreglers ausgebildet und besteht
aus einem axial verschiebbaren, mit einem Ansatz 13 ausgestatteten Teil 12,
einem an der hohlen Motorwelle 10 befestigten Teil 15, aus Fliehkraftgewichten
14, die an gelenkig gelagerten, zu den Bauteilen 12 und 15 führenden Gestängearmen
(nicht näher bezeichnet) angeordnet sind. Der hohlzylindrisch gestaltete Ansatz
13 des axial verschiebbaren Teils 12 des Hebelgestänges 11
umgreift
mit seinem einen Ende den axial verschiebbaren (siehe »a« in F i g. 3) und
drehbar in ihm gelagerten Verschlußkörper 8 und mit seinem ande ren Ende
- zwecks gegenseitiger Führung - die hohle Motorwelle 10. Eine
Feder 16 stützt sich mit ihrem einen Ende gegen den axial verschiebbaren
Teil 12 und mit ihrem anderen Ende gegen den an der Motorwelle 10 befestigten
Teil 15 des Hebelgestänges 11 ab und wirkt über den Ansatz
13 (s. F i g. 1) oder über ein Zwischenstück 40 (s. F i
g. 3)
auf den Ventilteller 8 im Schließsinn des Ventils. Das Zwischenstück
40 nach F i g. 3 ist vermittels eines Gewindeansatzes 41 mit dem mit einem
entsprechenden Gegengewinde ausgestatteten Ventilteller 8 und vermittels
eines zentrisch in den Gewindeansatz 41 hineinragenden Gewindes mit einem Gewindeansatz
43 eines Kupplungsstückes 42 verschraubt. Auf der dem Gewindeansatz 43 abgekehrten
Seite des Kupplungsstückes 42 ist die Ventilspindel 9 kugelartig und schwenkbar
gelagert und gehalten. Das Kupplungsstück 42 wird von dem axial verschiebbaren Teil
12 des Hebelgestänges 11 unter Zwischenlassung eines mit »a« bezeichneten
axialen Spiels umgriffen. Auf dieses Spiel wird noch näher bei der Beschreibung
der Wirkungsweise des Ventils einzugehen sein. Dem äußeren Ende der Verlängerung
9' der Ventilspindel 9
ist ein elektrischer Schalter 24 mit einem Schaltkopf
25 zugeordnet, der dann den parallel zum Stromkreis 21 des Elektromagneten
20 liegenden Stromkreis 2' des Elektromotors 2 unterbricht, wenn die Ventilspindel
9 ihre äußere Endstellung eingenommen, zuvor aber die Ankerplatte 22 zum
Anliegen an den Elektromagneten 20 gebracht. hat.
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Um ein langsames öffnen und/oder Schließen des Motorventils zu erreichen,
kann dieses mit einer Verzögerung-seinrichtung ausgestattet sein. Ein Beispiel einer
solchen Einrichtung zeigt die F i 'g* 1. Die Verzögerungseinrichtung besteht
gemäß F i g. 1 aus einem an der Ankerplatte 22 befestigten Bremskolben
30, der ringsum abdichtend in einem allseitig verschlossenen, den Elektromagneten
20 aufnehmenden Brernszylinder 31 angeordnet ist und an diesem entlanggleiten
kann. Die Abdichtung zwischen der in den Elektromagneten 20 hineinragenden Verlängerung
9'
der Ventilspindel 9 und dem Elektromagneten 20 übernimmt ein in
der Verlängerung 9' angeordneter O-Ring 26. Der verzögerte Druckausgleich
zwischen den Räumen beiderseits des Bremskolbens 30 kann
in an sich
bekannter Weise durch einen diese verbindenden überströrakanal (nicht dargestellt)
und ein diesen beherrschendes Drosselglied erreicht werden. Werden mir kurze Öffnungszeiten
von z. B. 2 bis 5 Sekunden für das Ventil gefordert, dann kann auf eine besondere
Verzögerungseinrichtung verzichtet werden, sofern ein Asynchron- oder ein Gleichstrommotor
mit geringem Anzugsmoment unter Ausnutzung ihres Schlupfes verwendet wird. Für längere
Öffnungszeiten des Ventils muß jedoch eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen werden,
wobei allerdings darauf zu achten ist, daß bereits in der ersten öffnungsphase genügend
Gas durch das Ventil für die Bildung eines zündfähigen Gas-Luft-Gemisches hindurchtreten
kann.
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Soll das Ventil aus seiner Schließstellung (siehe linker Teil der
F i g. 1) in seine maximale Offenstellung
(siehe rechter
Teil der F i g. 1) überführt werden, dann sind der Elektromagnet 20 und der
ihm parallel geschaltete Elektromotor 2 (siehe F i g. 2) an eine ihnen gemeinsame
Stromquelle anzulegen. Der Elektromotor 2 wird alsdann das Hebelgestänge
11 in Rotation versetzen, ohne den Ventilteller 8 sofort mitzunehmen.
Erst nach Zurücklegen der als Lose »a« bezeichneten Strecke hebt das mit zunehmender
Drehzahl unter der Wirkung der Fliehkraftgewichte 14 sich immer mehr abwinkelnde
Hebelgestänge 11
über den Ansatz 13 den Ventilteller 8 von seinem
Ventilsitz ab und kann ihn alsdann seine Drehbewegung aufdrücken. Während vor der
Anlaufperiode der Ventilteller 8 unter der Schließwirkung der Feder
16 gegen seinen Ventilsitz gedrückt wird, wird diese Wirkung mit dem Abwinkeln
des rotierenden Hebelgestänges 11 aufgehoben; die Feder wirkt nur noch auf
das Hebelgestänge 11 allein und dies so lange, bis die durch die hohle Motorwelle
10 hindurchragende Ventilspindel 9 bzw. deren Verlängerung
9' über den Schaltknopf 25 des elektrischen Schalters 24 den Elektromotor
2 ausschaltet. In dieser äußeren Endstellung hat die Verlängerung 9' der
Ventilspindel 9 die Ankerplatte 22 an den erregten Elektromagneten 20 bereits
angelegt und wird nunmehr von diesem über die Ankerplatte 22 gehalten. Der abgeschaltete
Motor 2 kommt sehr bald mit dem an seiner Motorwelle 10 befestigten Hebelgestänge
11
zum Stillstehen. Dabei streckt sich das Hebelgestänge 11 unter der
Wirkung der Feder 16 um die Strecke »a«. Der Ventilteller hat in dieser inneren
Endstellung die in der F i g. 3 gezeigte Stellung hinsichtlich der Ventilspindel
9 unter Zwischenlassung der dort gezeigten Lose »a« wieder angenommen. Das
Ventil geht erst dann in seine Schließstellung, wenn auch der Permanentmagnet abgeschaltet
wird, z. B. durch Unterbrechung des ihm und dem Elektromotor zugeordneten Stromkreises.
Die Unterbrechung des Stromkreises zum Ventil kann unmittelbar durch einen Raumthermostaten
oder mittelbar über eine Zünd- und überwachungseinrichtung erfolgen.