DE20012119U1

DE20012119U1 - Gasregelventil

Info

Publication number: DE20012119U1
Application number: DE20012119U
Authority: DE
Original assignee: Joh Vaillant GmbH and Co
Current assignee: Vaillant GmbH
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 2000-07-05
Publication date: 2000-11-23
Anticipated expiration: 2010-07-06
Also published as: AT408905B; ATA116199A

Description

Joh. Vaillant GmbH u. Co
GM 1830

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gasbrenner gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

Bei bekannten derartigen Gasbrennern ist das Gasverteilrohr mit Düsen versehen, deren Querschnitt nicht veränderbar ist.

Ist es erforderlich, einen zweistufigen Brenner vorzusehen, so sind zwei Gasverteilrohre vorgesehen, wobei eines der beiden Gasverteilrohre wahlweise zu- oder abgeschaltet werden kann. Dies ist z.B. bei einer kombinierten Heizanlage zur Versorgung einer Heizkörperanordnung und zur gleichzeitigen Bereitung von Brauchwasser zweckmäßig.

Allerdings ergibt sich dabei der Nachteil eines entsprechend hohen Herstellungsaufwandes. Außerdem ist es bei einer Änderung der Zusammensetzung des verwendeten Gases auch notwendig, die Düsen auszutauschen.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Gasbrenner der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich leicht an sich ändernde Erfordernisse anpassen läßt.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Gasbrenner der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruchs erreicht.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist es auf einfache Weise möglich, die Querschnitte der Düsen zu verändern. Dadurch ist einerseits eine einfache Anpassung an eine geänderte Gaszusammensetzung möglich, wie auch eine Anpassung an geänderte Leistungserfordernisse. Dazu ist es lediglich erforderlich, den Schieber entsprechend zu verstellen, wodurch die Ausströmquerschnitte der Düsen geändert werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 ergibt sich eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösung. Dabei zeichnet sich ein solcher Brenner auch durch ein hohes Maß an Robustheit aus. Die Verstellung des Brenners erfolgt dabei durch eine axiale Verschiebung des Schiebers. Dadurch kommt es zu einer Veränderung des Ausströmquerschnittes der Düsen, wobei dieser Ausströmquerschnitt durch den zwischen einem Durchbruch des Schiebers und dem Querschnitt der entsprechenden Düse verbleibenden lichten Querschnitt bestimmt ist.

Durch die Merkmale des Anspruches 3 kann der Brenner sehr einfach z.B. auf zwei verschiedene Leistungen eingestellt werden. Dadurch läßt sich auch ein modulierender Betrieb auf zwei verschiedenen Leistungsebenen durchführen. So läßt sich z.B. bei einer Heizanlage zur Versorgung einer Heizkörperanordnung und zur Bereitung von Brauchwasser auf diese Weise der bei der Bereitung von Brauchwasser erhöhte Leistungsbedarf sehr leicht durch entsprechende Vergößerung des Ausströmquerschnittes der Düsen abdecken, ohne deshalb eine sehr große durch Änderung der Gaszufuhr bedingte Modulation des Brenners vorsehen zu müssen.

Durch die Merkmale des Anspruches 4 läßt sich ein besonders hoher Wirkungsgrad erreichen, da der Brenner, bzw. die Ausströmquerschnitte seiner Düsen, auf den für den

jeweiligen Leistungsbedarf optimalen Wert eingestellt werden kann, da eben eine stufenlose Verstellung möglich ist.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 ist ebenfalls eine stufenlose Verstellung des Ausströmquerschnittes der Düsen möglich, wodurch auch eine Anpassung an unterschiedliche Gasarten möglich ist.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 läßt sich bei einem einen runden Querschnitt aufweisenden Gasverteilrohr ebenfalls eine einfache Änderung des Ausströmquerschnittes der Düsen erreichen, wobei je nach dem vorgesehenen Antrieb eine schrittweise Veränderung, z.B. in zwei Schritten, oder aber eine stufenlose Verstellung vorgesehen sein kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 ergibt sich eine in konstruktiver Hinsicht sehr einfache Lösung. Dabei kommt es bei einer Wasserströmung in der ausgangsseitigen Teilkammer der Betätigungseinrichtung zu einem Druckabfall und dadurch zu einer Freigabe der öffnung zum Überströmkanal und einer Auslenkung der Membrane aufgrund des Druckverlustes beim Einströmen in den Überströmkanal und damit zu einer Verstellung der Betätigungsstange des Schiebers und gegebenenfalls für ein Gasventil. Es ergibt sich eine um so stärkere Auslenkung der Membrane, je höher die Strömungsgeschwindigkeit ist. Dabei sorgt die Druckausgleichsbohrung dafür, daß sich bei einer Unterbrechung der Wasserströmung der Druck zu beiden Seiten der Membrane ausgleicht und der Schieber in seine Ausgangslage zurückkehrt und das Gasventil sicher schließt.

Durch den vorgesehenen Überströmkanal und die Durchströmung beider durch die Membrane voneinander getrennten Kammern ist auch ein entsprechend langsame Einleitung der Bewegung der Betätigung des Schiebers bzw. Ansteuerung des Gasventiles sichergestellt, wodurch sich insbesondere Bei einer Verwendung in einer

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Brauchwasseranlage der Vorteil ergibt, daß bei einer Zapfung ein Knallen des Brenners durch Verpuffung größerer Gasmengen vermieden wird. Dabei ist der vorgeschlagene Wasserschalter zweckmäßigerweise in einer Kaltwasserzuleitung angeordnet.

Die Betätigung des Schiebers muß keinesfalls direkt durch die Membrane des Wasserschalters erfolgen, sondern kann auch mittelbar, z.B. über einen über einen verstellbaren Widerstand oder ein Potentiometer, erfolgen, das von der durch die Membrane betätigten Betätigungsstange verstellt wird und einen Elektromagneten oder einen Servomotor beeinflußt bzw. steuert, der seinerseits den Schieber verstellt.

Die Erfindung wird nun anhand der Fig. 1 bis 13 der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Brenner,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Brenners nach der Fig. 1,

Fig. 3 einen Schieber des Brenners nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Brenner gemäß der Fig. 1,

Fig. 5 schematisch einen Schnitt durch eine Betätigungseinrichtung,

Fig. 6 eine Langsamzündeinrichtung,

Fig. 7 und 8 Potentiometer,

Fig. 9 und 10 Varianten der Antriebe,

Fig. 11 schematisch ein Beispiel für einen Wasserheizer,

Fig. 12 ein Detail und

Fig. 13 eine weitere Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Brenner.

Gleiche Bezugszeichen bedeuten in allen Figuren gleiche Einzelteile.

Der dargestellte Brenner 1 weist ein Gasverteilrohr 2 mit einem im wesentlichen quadratischen Querschnitt auf, das an einer Stirnseite 3 abgeschlossen ist.

Diese Stirnseite 3 ist von einer Stange 4 durchsetzt, die mit einem Schieber 5 verbunden ist, der axial verschiebbar im Inneren des Gasverteilrohres 2 gehalten ist. Diese Stange wirkt mit einem Nockentrieb 6 zusammen, der eine Verstellung des Schiebers 5 gegenüber dem ' Gasverteilrohr 2 ermöglicht.

Das Gasverteilrohr 2 weist eine Vielzahl von Düsen 7 auf.

Wie aus der Fig. 3 zu ersehen ist, weist der Schieber 5 eine der Anzahl der Düsen entsprechende Anzahl von Durchbrüchen 8 auf. Weiters weist der Schieber 5 Bohrungen 9 auf, die als Rastausnehmungen zur Aufnahme von Kugeln 10 dienen, die von Federn 11 belastet sind, mit denen der Schieber 5 gegen eine mit den Düsen 7 versehene Wand 12 des Gasverteilrohres 2 gedrückt wird.

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Der Schieber 5 ist mit einer Feder 14 gegen eine Endstellung vorgespannt. Dabei ist die Feder 14 an dem Schieber 5 und einem ortsfesten Widerlager 15 abgestützt, das z.B. an dem Gasverteilrohr 2 befestigt ist.

In den Fig. 1 und 3 ist auch eine weitere Möglichkeit für einen Antrieb des Schiebers 5 angedeutet, der durch einen Elektromagneten 16 gebildet ist, der z.B. durch eine Wärmeanforderung einer Heizungsanlage beeinflußt ist, wobei die Kraftübertragung über eine Stange 17 erfolgt, die von der Feder 14 umgeben ist. Der Schieber 5 kann auch als Drehschieber ausgeführt sein.

Für den Antrieb des Schiebers 5 kann aber auch die Membrane eines Wasserschalters vorgesehen sein, wie dies schematisch in der Fig. 2 angedeutet ist. Dabei muß dieser nicht unbedingt direkt auf den Schieber 5 bzw. dessen Stange 17 einwirken. Der Wasserschalter bzw. dessen Membrane kann auch auf einen verstellbaren Widerstand 41 oder ein Potentiometer 42 einwirken, wie dies in den Fig. 7 und 8 schematisch angedeutet ist, die ihrerseits den Elektromagneten 16 oder einen nicht dargestellten Servomotor beeinflussen, der als Antrieb für den Schieber 5 dienen kann.

Da der Schieber 5 eine der lichten Breite des Gasverteilrohres 2, das mit einem Gaseinlaß 13 versehen ist, aufweist, ergibt sich eine gute Führung desselben im Gasverteilrohr 2.

Durch axiale Verschiebung des Schiebers 5 ist es möglich, den Ausströmquerschnitt im Bereich einer jeden Düse 7 zu verändern, wobei je nach der Auslegung des Verstellantriebes, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen Nockentrieb 6 gebildet ist, der Ausströmquerschnitt zwischen einem Maximum, der dem lichten Querschnitt der Düsen 7 entspricht, und einem Minimum, bei dem die Ränder der Durchbrüche 8 des Schiebers 5 den freien Querschnitt der Düsen 7 zu einem vorgegebenen Teil überdecken, variierbar ist.

Die Fig. 5 zeigt den Wasserschalter 20. Dieser weist ein Gehäuse 21 auf, in dem eine Membrane 22 gehalten ist, die zwei Teilkammern 23, 24 voneinander trennt.

Dabei ist die zuströmseitige Teilkammer 23 mit einem Kaltwasseranschluß 25 und die abströmseitige Teilkammer 24 mit einer Rücklaufleitung 26, die zu einem von dem Brenner 1 beheizten Wärmetauscher führt, verbunden.

Weiter ist ein von der Teilkammer 23 zur Teilkammer 24 führender, mit einer Ausströmöffnung 40 versehener Überströmkanal 27 vorgesehen, der über eine Öffnung 28, die von einem federbelasteten Ventilkörper 29 gesteuert ist, mit der zuströmseitigen Teilkammer 23 verbunden ist. Außerdem ist noch eine Druckausgleichsbohrung 30 vorgesehen, die nur einen gegenüber der Öffnung 20 kleinen Querschnitt aufweist und die zuströmseitige Teilkammer 23 mit dem Überströmkanal 27 verbindet.

An der Membrane 22 liegt ein Kopf 31 einer Betätigungsstange 32 auf, der mittels einer Feder 33 gegen die Membrane 22 vorgespannt ist und zur Betätigung des in der Fig. 5 nicht dargestellten Schiebers 5 und des Gasventiles des Brenners 1 dient. Dabei ist die Betätigungsstange 32 mit einem Kragen 34 versehen, der zwischen zwei Anschlägen 35, 36 bewegbar ist, wodurch der Bewegungsweg der Betätigungsstange 32 begrenzt ist.

Kommt es zu, z.B. bei einer Brauchwasserzapfung, zu einem Druckabfall im Bereich der abströmseitigen Teilkammer 24, so öffnet der Ventilkörper 29 und ermöglicht eine Strömung über den Überströmkanal 27. Aufgrund des Strömungswiderstandes im Bereich der Öffnung 28 bleibt eine Auslenkung der Membrane 22 erhalten, wobei die Größe dieser Auslenkung von der Strömungsgeschwindigkeit bzw. dem Wasserdurchsatz abhängt. Dadurch ist ein von der Durchströmung abhängiger modulierender Leistungsbetrieb des Brenners 1 möglich.

Bei einer Unterbrechung der Durchströmung schließt der Ventilkörper 29 die öffnung 28 ab. Aufgrund der Druckausgleichsbohrung 30 kommt es nach dem Schließen des Ventilkörpes 29 zu einem Abbau des vorerst bestehenden kleinen Druckunterschiedes, wodurch es zu einer vollständigen Rückstellung der Membrane 22 und damit der Betätigungsstange 32 kommt.

Die Fig. 9 zeigt als Motor eine Druckdose 43, die von Wasserdruck gespeist ist und die Stange 17 steuert. Die Fig. 10 zeigt eine Anwendung für einen Umlaufwasserheizer, bei dem eine Heizkreispumpe 44 für den Wasserdruck sorgt.

Die Fig. 11 zeigt schematisch einen Umlaufwasserheizer 45 mit einem erfindungsgemäßen Brenner 1.

In einem Gehäuse 100 ist eine Brennkammer 106 angeordnet, in der der mit Injektoren 46 versehene Gasbrenner 120 angeordnet ist, der über das Gasverteilrohr 2, das mit Düsen 7 bestückt ist, mit Gas und Luft versorgt wird.

In dem Gasverteilrohr 2 ist der Schieber 5, wie er aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, angeordnet und mit der Stange 17 versehen. Dabei ist der mittels der Federn 11 gegen die mit Ausströmöffnungen 8 versehene Wand 12 des Gasverteilrohres 5 gepreßte und axial verschiebbare Schieber 5 über die Feder 14 und den Elektromagneten 16 gesteuert und verändert den freien Querschnitt der Düsen 7.

In der Brennkammer 106 ist weiter ein Primär-Wärmetauscher 117 angeordnet. In einer Verbindung zu einer mit einem Abgasauslaß 175 versehenen Strömungssicherung 136, in der zwei Abgassensoren 182 angeordnet sind, ist eine Schornsteinblende 183 vorgesehen.

Der Primär-Wärmetauscher 117 ist über eine Vorlaufleitung 200 und eine Rücklaufleitung 201, in der eine mit einem automatischen Entlüfter 130 versehene Umwälzpumpe 129 angeordnet ist, mit einem Sekundär-Wärmetauscher 150 verbunden. Dabei ist in der Vorlaufleitung 200 ein Überströmventil 178 angeordnet, an dem über eine Anschlußleitung ein Ausdehungsgefäß 119, das mit einem Stickstoff-Füllventil 128 versehen ist, angeschlossen.

An dem Überströmventil 178 ist über eine Anschlußleitung 204 weiters ein Wartungshahn 101 und ein Sicherheitsventil 146 angeschlossen, wobei vom Sekundär-Wärmetauscher 150 über eine Verbindungsleitung 203 ein weiterer Wartungshahn 101 angeschlossen ist.

Der Sekundärzweig des Sekundär-Wärmetauschers 150 ist über eine Kaltwasserleitung 205, in der ein Wasserschalter 16 angeordnet ist, mit einem Kaltwaser-Einlauf 160 und über eine Warmwasserleitung 206 mit einem Warmwasser-Auslauf 163 verbunden.

Im Bereich der Warmwasserleitung 206 ist ein NTC-Fühler 171 und im Bereich der Rücklaufleitung 201 ein weiterer NTC-Fühler 172 zur Erfassung der Auslauftemperatur des Primärzweiges des Sekundär-Wärmetauscher 150 angeordnet, die mit einer Steuerung 170 verbunden sind. Weiters ist im Bereich des Auslaufs des Primär-Wärmetauschers 117 ein weiterer NTC-Fühler 173 zur Erfassung der Vorlauftemperatur angeordnet, der ebenfalls mit der Steuerung 170 verbunden ist.

Zur Gasversorgung des wassergekühlten Brenners 120 ist ein Gasanschluß 174 vorgesehen, wobei der Brenner über Anschlußleitungen 207, 208 stromauf und stromab der Pumpe 129 mit der Rücklaufleitung 201 zur Wasserkühlung verbunden ist.

Claims

1. Gasbrenner (1) mit einem mit Düsen (7) versehenen Gasverteilrohr (2), dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Gasverteilrohres (2) ein den freien Querschnitt der Düsen (7) steuernder mit Durchbrüchen (8) versehener Schieber (5) angeordnet ist, der über eine Betätigungseinrichtung verstellbar ist.

2. Gasbrenner nach Anspruch 1 mit einem einen rechteckigen Querschnitt aufweisenden Gasverteilrohr (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (5) eine der lichten Breite des Gasverteilrohres (2) entsprechenden Breite aufweist und mit der Lage der Düsen (7) entsprechenden Durchbrüchen (8) versehen ist, wobei der Schieber (5) mittels Federn (11) gegen die mit den Düsen (7) versehene Innenwand (12) des Gasverteilrohres (2) gepreßt ist.

3. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (5) über eine Stange (4) mit einem Elektromagneten (16) verbunden ist.

4. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (5) mit einem Servomotor verbunden ist, der in Abhängigkeit von einer Wärmeanforderung eines Heizsystems gesteuert ist.

5. Gasbrenner nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (5) mittels eines Nocken- oder Exzentertriebes (6) verstellbar ist.

6. Gasbrenner nach Anspruch 1 mit einem einen runden Querschnitt aufweisenden Gasverteilrohr (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (5) verdrehbar im Gasverteilrohr (2) gehalten ist, wobei Längskanten des Schiebers (5) die Querschnitte der Düsen (7) steuern.

7. Gasbrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung durch einen Wasserschalter (16) mit einer von einer Membrane (22) unterteilten Kammer gebildet ist, deren beide Teilkammern (23, 24) von Wasser durchströmt sind, wobei die zuströmseitige Teilkammer (23) mit einer von einem federbelasteten Ventilkörper (29) gesteuerten Öffnung (28), mit einem zur abströmseitigen Teilkammer (24) führenden Überströmkanal (27) und mit einer Ausströmöffnung (40) versehen ist und an der Membrane (22) eine federbelastete zu einem Gasventil führenden Betätigungsstange (32) anliegt und eine von der zuströmseitigen Teilkammer (23) zum Überströmkanal (27) führende Druckausgleichsbohrung (30) vorgesehen ist.