DE2261278C2 - Doppelventil - Google Patents

Description

a) zur Betätigung der Verschlußstücke (5,5') sind zwei koaxial zueinander angeordnete Stößel (9, 25) vorgesehen, wobei einer der Stößel (9) hülsenartig ausgebildet ist und den anderen (25) umgibt;

b) die beiden Stößel (9, 25) sind durch die Anker (12, 36) je eines Elektromagneten (13, 15) unabnängig voneinander betätigbar;

c) der kleinere Durchflußquerschnitt ist durch die Lage eines der beiden Verschlußstücke (Drosselstück 5') in bezug auf seinen Ventilsitz (4) festlegbar und mittels eines von außen betätigbaren Anschlages (45) einstellbar.

Z Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (45) auf der dem Ventilstößel (25) abgewandten Seite des Drosselstückes (5') vorgesehen ist

3. Ventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dal? die Spulen (28, 30) der beiden Magnetsystemc (13, id) miteinander verbunden sind und der Anker (36) für das Jrosselstück (5') mit einem hydraulischen Verzögerungsglied (38) versehen ist.

4. Ventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (38) zwischen den Anker (36) für das Drosselstück (5') und ein gehäusefestes Widerlager(42) eingebaut ist.

5. Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum. Einstellen des größeren Durchflußquerschnittes ein Anschlag für den Anker (36) oder den Stößel (25) des Drosselstückes (5') vorgesehen ist, der von außen her einstellbar und als in axialer Verlängerung des Ankers (36) bzv.. Stößels (25) vorgesehene Stellschraube ausgebildet ist.

6. Ventil nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag zugleich das Widerlager für das Verzögerungsglied (38) bildet.

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Die Erfindung betrifft ein Doppelventil zur Einstellung von zwei unterschiedlich großen Durchflußquerschnitten, insbesondere für Gasbrenner in Heizungsanlagen mit kleinerem Zünd- und größerem Betriebsdurchsatz, mit zwei tellerartig ausgebildeten Verschlußstücken, die beim Öffnungsvorgang nacheinander betätigbar sind, so daß zunächst ein gedrosselter und danach der volle Durchflußquerschnitt frei ist.

Ein solches Doppelventil ist beispielsweise aus der DE-OS 22 05 291 bekannt. Bei diesem Doppelventil ist das eine Verschlußstück, das den gedrosselten Durchflußquerschnitt frei gibt, mit einer Membran verbunden, welche die Stellung dieses ersten Verschlußstückes bestimmt. Diese Membran ist mit einem Druck belastet, ' dessen Größe von einer elektromagnetisch betätigten Schwingplatte bestimmt wird, die abwechselnd eine Zu- und eine Abströmöffnung periodisch öffnet und verschließt. Je nach dem Verhältnis der Öffnungs- und Schließzeiten baut sich der die Membran belastende und dadurch die Stellung des ersten Vesschlußstückes bestimmende, steuernde Druck auf. Das zweite Verschlußstück, das den vollen Durchflußquerschnitt frei gibt, ist mit dem ersten Verschlußstnck in der Weise gekoppelt, daß es von dem ersten Verschlußstück mitgenommen wird, wenn der Abstand zwischen dem ersten Verschlußstück und dem zugeordneten Ventilsitz einen bestimmten Betrag überschreitet. Diese bekannte Anordnung ist sehr aufwendig und erfordert einen steten Gasdurchsatz für den Aufbau des die Membran belastenden Druckes. Durch das ständige Pendeln der von einem Elektromagnet betätigten Schwingplatte ist ein relativ rascher Verschleiß zu befürchten. Außerdem ist der Zündkanal im Inneren des Gerätes untergebracht und dadurch schlecht zugänglich, weshalb sich eine Einstellung der Zündmenge am Einsatzort kaum vornehmen läßt

Aus der DE-PS 6 74 061 ist ein weiteres Doppelventil bekannt, bei dem ebenfalls das den gedrosselten Durchflußquerschnitt frei gebende Verschlußstück von einer Membran gesteuert wird und bei Oberschreiten eines bestimmten Öffnungsgrades das andere, den vollen Durchflußquerschnitt frei gebende Verschlußstück mitnimmt In diesem Falle wird die Membran von dem Differenzdruck beaufschlagt, der sich in einer Wasserleitung an einer Drosselvorrichtung aufbaut Eine vergleichbare Anordnung, bei welcher die Stellung der Verschlußstücke durch die Position eines Drehgriffes bestimmt ist, ist aus dem DE-GM 18 67 012 bekannt. Im ersten Fall handelt es sich um ein Doppelventil für Durchlauferhitzer, im zweiten um einen Gasschalter für Haushaltsgeräte, der noch spezie*'e Einrichtungen zum Umstellen von Stadtgas auf Flüssigas besitzt.

Für Gasheizungsanlagen, die Gasbrenner höherer Leistung aufweisen, werden Ventile verlangt, die zunächst einen kleineren Zünddurchsatz und danach einen größeren Betriebsdurchsatz freigeben. Die Zeitdauer, während der der Zünddurchsatz aufrecht erhalten wird, soll in vorgegebener zeitlicher Zuordnung zu anderen Vorgängen oder in Abhängigkeit von anderen Größen, wie beispielsweise der Temperatur am Brenner, gesteuert werden können. Dabei ist, im Gegensatz zu Durchlauferhitzern oder ähnlichen Kleingeräten, stets eine Einjustierung der Heizanlage nach der Montage erforderlich. Weiterhin soll das Ventil elektrisch betätigbar sein, damit es an Steuereinrichtungen großer Gasheizungsanlagen anschließbar ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Doppelventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es elektrisch betätigbar ist, die Freigabe des gedrosselten und des vollen Durchflußquerschnittes in Abhängigkeit von anderen Größen erfolgen kann und schließlich auch die Durchsätze am Verwendungsort einfach einstellbar sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

a) Zur Betätigung der Verschlußstücke sind zwei koaxial zueinander angeordnete Stößel vorgesehen, wobei einer der Stößel hülsenartig ausgebildet ist und den anderen umgibt;

b) die beiden" Stößel sind durch die Anker je eines Elektromagneten unabhängig voneinander betätigbar;

c) der kleinere Durchflußquerschnitt ist durch die Lage eines der beiden Verschlußstücke (Drosselstück) in bezug auf seinen Ventilsitz festlegbar und mittels eines von außen betätigbaren Anschlages einstellbar.

Bei dem erfindungsgemäßen Doppelventil sind demgemäß die beiden Verschlußstücke nicht zwangsweise naiteinander gekoppelt, wie es bei den bekannten Doppelventilen der Fall ist, sondern unabhängig voneinander elektromagnetisch betätigbar, so daß die Betätigung in einem beliebigen, zeitlichen Abstand voneinander erfolgen kann. Weiterhin sind keine komplizierten Drösseieinrichtungen vorhanden, um den gedrosselten Durchflußquerschnitt zu bestimmen, sondern es wird die Drosselung durch die Lage eines der beiden Verschlußstücke in bezug auf seinen Ventilsitz festgelegt. Dabei ist diese Lage noch mittels eines von außen betätigbaren Anschlages einstellbar, s'. daß die Einstellung des Zünddurchsatzes auch nach dem Einbau des Ventils am Verwendungsort auf sehr einfache Weise erfolgen kann. Hierfür ist es besonders vorteilhaft, wenn der Anschlag auf der dem Ventilstößel abgewandten Seite des Drosselstückes vorgesehen ist

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Spülen der beiden Magnetsysteme miteinander verbunden und der Anker für das Drosselstück mit einem hydraulischen Verzögerungsglied versehen sein. Bei dieser Ausführungsform können beide Magnetsysteme gleichzeitig erregt werden. Das Magnetsystem, welches das andere, nicht drosselnde Verschlußstück betätigt, zieht dann sofort an, wogegen der Anker für das Drosselstück von dem Verzögerungsglied an einer sofortigen Bewegung gehindert wird, wodurch der Durchflußquerschnitt für den kleineren Zünddurchsatz verzögert bis auf den vollen Durchflußquerschnitt vergrößert wi-d, wie es beim Betrieb von Gasbrennern höherer Leistung erwünscht ist Es ist dabei bevorzugt das hydraulische Verzögerungsglied so ausgebildet und eingebaut, daß es in Schließrichtung keine oder eine nur sehr geringe Verzögerung bewirkt

Zum Einstellen des größeren Durchflußquerschnittes kann ein Anschlag fü.- den Anker odir den Stößel des Drosselstückes vorgesehen sein, der von außen her einstellbar und als in axialer Verlängerung des Ankers bzw. Stößels vorgesehene Stellschraube ausgebildet ist. Dabei kann der Anschlag rjugleich das Widerlager für das Verzögerungsglied des Drosselstückes bilden. Auf diese Weise ist nicht nur der Zünddurchsatz, sondern auch der Betriebsdurchsatz des Doppelventiles auch noch nach dessen Einbau auf einfache Weise einstellbar und an die jeweiligen Betriebsverhältnisse anpaßbar.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung einen Längsschnitt durch ein Doppelventil nach der Erfindung, dessen Verschlußstücke solche Stellungen einnehmen, daß der gedrosselte Durchflußquerschnitt für den Zünddurchsatz freigegeben ist.

Das in der Zeichnung dargestellte Doppelventil weist einen Ventilkörper 1 mit Zuström- und Abströmöffnungen 2 bzw. 3 auf, an die nicht dargestellte Zu- und Ableitungen angeschlossen werden können. Bei geschlossenem Ventil sind die Zuströmöffnung 2 und die Abströmöffnung 3 durch ein auf einem ringförmigen Ventilsitz 4 aufsitzenden, tellerartig ausgebildeten Verschlußstück 5 voneinander getrennt Innerhalb des Ventilsitzes 4 befindet sich noch ein weiteres, tellerartiges Verschlußstück 5', das im Zusammenwirken mit dem Ventilsitz 4 die Größe des gedrosselten Durchflußquerschnittes bestimmt und daher ein Drosselstück bildet Der Ventilsitz 4 ist in den Ventilkörper 1 dicht eingeschraubt Auf der den Verschlußstücken 5, 5' zugewandten Seite ist der Ventilsitz 4 mit einer ringförmigen Schneide 6 versehen, an der bei geschlossenem Ventil ein in einer Kreisringnut des Haupt-Verschlußstückes 5 angeordneter Gummiring 7 unter der Wirkung einer Schraubendruckfeder 8 anliegt Die Schraubendruckfeder stützt sich einerseits an diesem Verschlußstück 5 und andererseits an der Innenseite eines Deckels 19 ab, der mit Hufe von Schrauben 20 an dem Ventilkörper 1 befestigt ist

Das Hauot-Verschlußstück 5 ist zentral durchbohrt. Durch diese Bohrung ist das mit einem Gewinde versehene Ende eines rohrförmigen Stößels 9 hindurchgestreckt, auf das von der anderen Seite des Verschlußstückes her eine Ringmutter 10 aufgeschraubt ist die das Verschlußstück 5 gegen einen am Stößel 9 angebrachten Bund 11 andrückt Der Stößel 9 ist gegenüber der Bohrung" des Verschlußstückes 5 abgedichtet.

Das andere Ende des Stößels 9 ist an dem Anker 12 eines Elektromagneten 13 befestigt Der topfförmig ausgebildete Elektromagnet 13 besitzt eine äußere zylindrische Hülse 14 aus ferromagnetischem Werkstoff, die noch zu einem weiteren Tropfmagneten 15 gehört. An ihren beiden stirnseitigen Enden ist die Hülse 14 mit je einem Ring 16 abgeschlossen. Die Ringe 16 halten einen Kern 17, der ebenso wie die Ringe 16 aus ferromagnetischem Werkstoff besteht. Der Kern 17 ist als Hohlzylinder mit unterschiedlichen inneren und äußeren Durchmessern ausgebildet In seinem minderen, zwischen den beiden Topfmagneten 13 und 15 befindlichen Bereich weist er eine zentrale, axial verlaufende Bohrung auf. Der Kern 17 ist langer als die Hülse 14 und ragt mit seinen Enden über die Ringe 16 hinaus. An seinem dem Ventilkörper 1 zugewandten Ende liegt der Kern 17 mit einem Bund 18 an der äußeren Stirnfläche des Ringes 16 an. Mit der anderen Seite des Bundes 18 liegt der Kern 17 an der Außenfläche des Deckels 19 an, der durch einen O-Ring 21 abgedichtet ist An den Bund 18 des Kernes 17 schließt sich in Richtung auf den Ventilkörper 1 ein Gewindeansatz an, der in den mit einem entsprechenden Gewinde versehenen Deckel 19 eingeschraubt ist. In dem dem Ventilkörper 1 zugewandten Abschnitt des Kernes )7 ist eine Buntmetallhülse 22 eingesetzt, deren Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Ankers 12, der in de; Hülse 22 längsverschiebbar geführt ist

Der Anker 12 ist mit einer zentralen, durchgehenden Bohrung 24 versehen, die sich an einem Ende zu einer öffnung erweitert in die ein Lippendichtring 23 eingesetzt ist Durch die Bohrung des Ankers 12, den Rohrabschnitt 9 und die zentrale Bohrung des Kernes 17 ist ein zentraler, stangenförmiger Stößel 23 .'lindurchgesteckt, der durch das Haupt-Verschlußstück 5 hindurchragt, wo auf seinem freien Ende das Drosselstück 5' angebracht ist. Das ar.dere Ende des Stößels 25 ist an einem Anker 36 des Topfmagneten 15 befestigt.

An den dem Deckel 19 zugewandten Ring 16 schließt sich ein Spulenkörper 27 mit einer Wicklung 28 an.

Ebenso schließt sich an den anderen Ring 16 ein Spulenkörper 29 mit einer Wicklung 30 an. Auf der den Ringen 16 abgewandten Stirnseite der Spulenkörper 27 und 29 sind einander benachbart zwei Ringe 31 vorgesehen, die aus ferromagnetischem Material ₅ bestehen und einen magnetischen Kurzschluß zwischen der Hülse 14 und dem Kern 17 bilden. Die Ringe 31, zwischen denen sich ein ringförmiger Hohlraum 32 befindet, sind axial durchbohrt. Durch diese Bohrungen sind die Enden der Wicklungen 28 und 30 in den _!0 Hohlraum 32 geführt. An einer Stelle des Umfangs ist die Hülse 14 mit einer radialen Bohrung 33 versehen, die in den Hohlraum 32 mündet. Die Bohrung 33 ist nach außen hin von einem Anschlußkasten 34 abgedeckt. Die Enden der Wicklungen 28 und 30 sind durch die _n Bohrung 33 hindurch an nicht dargestellte Anschlußklemmen im Anschlußkasten 34 geführt.

Der Kern 17 ist in dem Bereich, in dem bei geschlossenem Ventil der Anker 12 endet, magnetisch aufgetrennt. Diese magnetische Auftrennung ist durch i_(l das Einsetzen eines Ringes 35 aus nicht ferromagnetischem Material bewirkt. Der Ring 35 weist im Querschnitt die Gestalt eines Trapezes auf, von dessen beiden zueinander parallelen Kanten die längere an der Hohlzylinderaußenseite und die kürzere an der ₂> Hohlzylinderinnenseite liegt. Ein gleicher Ring ist an den Ring 16 des Topfmagneten 15 anschließend vorgesehen und mit der Bezugsziffer 26 bezeichnet. Bei beiden Ringen 26 und 35 ist die kürzere der beiden schrägen Kanten des Querschnitt-Trapezes dem Deckel 19 zugewandt; die längere, zu den beiden parallelen Kanten einen sehr spitzen Winkel einnehmende Kante befindet sich im Bereich des Endes des den Anker 12 führenden Hohlzylinderabschnittes bzw. des den Anker 36 führenden Hohlzylinderabschnittes, derart, daß der jj aus ferromagnetischem Material bestehende Teil des Kernes schneidenförmig endet, wobei die Schneide sich etwa im Bereich der Stirnfläche des Ankers 12 bzw. des Ankers 36 befindet, wenn das Ventil geschlossen ist. Durch diese Ausbildung des Kernes 17 wird eine Führung des magnetischen Flusses erreicht, die eine Sättigung im schneidenförmigen Teil des Kernes 17 ergibt und in erwünschter Weise eine flachere Zugkraftkennlinie der Topfmagnete 13 und 15 zur Folge hat. ₄-,

Der Anker 36 des Topfmagneten 15 ist an seiner dem Ventilkörper 1 abgewandten Stirnseite mit einer zentralen Sackbohrung versehen, in die eine Schraubendruckfeder 37 eingesetzt ist, die den Anker 36 in die Lage zu drücken bestrebt ist, in der das Ventil geschlossen ist. In dieser Sackbohrung ist ein hydraulisches Verzögerungsglied 38 untergebracht, das sich einerseits am Grunde der Sackbohrung 37 und andererseits an einem von einer Stellschraube 42 gebildeten Widerlager abstützt, das in einer zentralen Gewindebohrung eines Gewindestopfens 41 eingedreht ist, der in ein Gewinde des hohlzylindnschen Kernes 17 so eingedreht ist, daß er diesen nach außen hin abschließL Die Stirnseite des Gewindestopfens 41 dient als Anschlag für den Anker 36. Der Gewindestopfen 41 und die Stellschraube 42 sind nach außen durch eine aufgeschraubte Abdeckhaube 39 abgedeckt Die Stellschraube 42 ist in beliebiger Weise, beispielsweise mittels einer Kontermutter, gegen unbeabsichtigtes Verstellen gesichert.

Bei geschlossenem Ventil befindet sich das Drosseistück 5' innerhalb des von der Schneide 6 begrenzten Raumes; an die Schneiden 6 schließt nach innen hin eine im Querschnitt radial nach innen gewölbte, ringförmige Düsenrandfläche 40 an. Von dieser Düsenrandfläche 40 weist der gegenüberliegende Oberflächenabschnitt 43 des Drosselstückes 5' auch bei geschlossener Lage des Ventils einen gewissen Abstand auf. Die beiden Oberflächenabschnitte 40 und 43 begrenzen eine Ringdüse. Um den Durchtriltsqucrschnitt dieser Ringdüse bei abgefallenem Anker 36, also bei in Schließlage befindlichem Drosselstück 5' festzulegen, ist eine an der Stirnseite des zentralen Stößels 25 zur Anlage kommende Anschlagfläche 44 vorgesehen. Die Anschlagfläche 44 befindet sich an der Stirnseite eines Anschlages in Form eines Bolzens 45, der durch eine Bohrung in der Wand des Ventilkörpers 1 nach außen geführt ist. In dieser Bohrung ist der Bolzen 45 durch einen O-Ring 46 abgedichtet. Der Bolzen 45 ist anschließend an die mit dem O-Ring zusammenwirkende Dichtfläche mit einem Gewinde versehen, das in ein Gewinde der Wand des Ventilkörpers 1 eingreift. Außerhalb des Ventilkörpers 1 ist der Bolzen 45 mit einem Sechskantkopf 47 versehen, wobei zwischen dem Sechskantkopf 47 und der Wand des Ventilkörpers 1 eine stark gewölbte Federscheibe 48 liegt, die ein selbsttätiges, unerwünschtes Verdrehen des Bolzens 45 verhindert. Durch Verdrehen des Bolzens 45 läßt sich also die axiale Lage des Drosselstückes 5' bei geschlossenem Ventil in gewünschter Weise bestimmen, also durch Verändern des Düsenquerschnittes der gewünschte Zünddurchsatz bei einem gegebenen Druck an der Zuströmseite einstellen.

Bei geschlossenem Ventil sind sowohl der Topfmagnet 13 als auch der Topfmagnet 15 unerregt; die Wicklungen 28 und 30 sind stromlos. Soll nun das Ventil für einen kleinen Zünddurchsatz geöffnet werden, so wird die Wicklung 28 mit Strom beschickt, worauf der Anker 12 anzieht und das Haupt-Verschlußstück 5 vom Ventilsitz 4 abhebt. Dadurch wird der gedrosselte Dürehiäßquerschnätt für den Zünddurchsaiz frei, der durch den Düsenquerschnitt bestimmt ist. Soll nun auf den größeren Betriebsdurchsatz umgeschaltet werden, so wird die Wicklung 30 des Topfmagneten 15 mit Strom beschickt, wodurch der Anker 36 anzieht und das Drosselstück 5' von seiner Schließlage wegbewegt wird, in der es den Durchsatz begrenzt hat Damit ist der volle Durchflußquerschnitt frei. Es wurde hierbei angenommen, daß kein Zeitverzögerungsglied 38 eingebaut ist Ist dagegen ein Zeitverzögerungsglied 38 vorhanden, so können die beiden Wicklungen 28 und 30 gleichzeitig an Spannung gelegt werden, worauf sich der Vorgang hinsichtlich des Haupt-Verschlußstückes 5 in gleicher Weise abspielt wie zuvor beschrieben. Der Anker 36 kann zur Betätigung des Drosselstückes 5' jedoch nicht sofort anziehen, sondern sich nur in dem Maße, wie er das Verzögerungsglied 38 zusammenzudrücken in der Lage ist, entsprechend der Zeitkonstante dieses Verzögerungsgliedes, in die Anzugsstellung begeben, weshalb auch das Drosselstück 5' sich entsprechend bewegt Es wird dadurch erreicht, daß zunächst der kleinere Zünddurchsatz eingehalten wird, sich jedoch der Durchsatz vergrößert und anschließend in den vollen Betriebsdurchsatz übergeht Das Obergangsverhalten zwischen dem kleinen Durchsatz und dem vollen Betriebsdurchsatz kann in weitgehend beliebiger Weise verändert werden. Derartige Veränderungen lassen sich durch Wahl der Kennlinie des Zeitgliedes 38 ebenso vornehmen wie durch Wahl verschiedener Zeitpunkte, an denen die Wicklungen 28 und 30 mit Strom beschickt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   . 1. Doppelventil zur Einstellung von zwei unterschiedlich großen Durchflußquerschnitten, insbesondere für Gasbrenner in Heizungsanlagen mit kleinerem Zünd- und größerem Betriebsdurchsatz, mit zwei tellerartig ausgebildeten Verschlußstücken, die beim Öffnungsvorgang nacheinander betätigbar

   ' sind, so daß zunächst ein gedrosselter und danach der volle Durchflußquerschnitt frei ist, gekenn-

   .zeichne-t durch die Kombination folgender Merkmale: