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Sicherheitsgasschalter Die Erfindung betrifft Sicherheitsgasschalter,
welche aus einem den Gaszufluß zu einem oder mehreren Brennern beherrschenden Membranv
entil bestehen, das durch Gasdruckänderungen in seinem Steuerraum betätigt wird.
Bei bekannten als Zündsicherungen dienenden Anlagen dieser Art werden diese Gasdruckänderungen
dadurch erzeugt, daß ein von der Zündflamme gesteuertes Thermostatventil in geschlossenem
Zustand sowohl den Auslaß des Zündgases als auch den Auslaß des Steuergases in die
Außenluft unterbricht.
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Die Erfindung bezweckt die Ersparung eines derartigen Zündsicherungsventiles
und besteht darin, daß der Teil' des Brenners, der die als Kapillarbohrungen ausgebildeten
Gasdurchtrittsöffnungen oder die vornehmlich eng bemessenen Brennerdüsen enthält,
als Wärmkörper ausgebildet ist, der, das Gas vor oder bei seinem Durchtritt erwärmt.
Bei brennenden Flammen und somit bei Erwärmung des Gases ergibt sich infolge Änderung
dessen spezifischen Gewichtes eine zur Offenhaltung des Membranventiles führende
Druckerhöhung des Gases, während umgekehrt bei erkaltetem Brenner eine zur Schließung
des Membranventiles führende Druckverminderung des Gases erfolgt.
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Es sind die verschiedenartigsten Schaltungen der als Brennerkopf ausgebildeten
Wärmekörper im Haupt- oder Nebenstrom denkbar, wobei der Brennerkopf zur stärkeren
Erwärmung des Gases am besten Wärmeleitflächen, Vorsprünge u. dgl. erhält. Bei der
Nebenstromschaltung ist auch die Einschaltung eines als Kapillarrohr ausgebildeten
Wärmekörpers in eine Beeinflussungsleitung eines Membranventiles möglich.
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Die Zeichnung veranschaulicht mehrere beispielsweise Ausführungsformen
des Erfindungsgegenstandes, und zwar zeigen: Fig. i einen Hauptstrombrenner mit
einfachem Membran-Absperrventil, Fig. 2 einen Hauptstrombrenner mit einem gleichzeitig
als Druckregler arbeitenden Meinbranventil, Fig. 3 eine Einzelheit des Brenners,
Fig. q. einen Zündbrenner im Schnitt, Fig.5 bis 8 Schaltungen mehrerer im Nebenstrom
arbeitender Brenner.
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In Fig. i, und 2 ist der Brenner i unmittelbar
mit
einem Membranventil zusammengebaut. Dieses besteht in Fig. 1 aus der mit dem Ventilteller
2 in Verbindung stehenden Steuermembran 3, welche unter der Einwirkung einer bei
4. einstellbaren Feder 5 an den mit dem Gaseinlaß 7 verbundenen Ventilsitz 6 angepreßt
wird. Der Raum 8, in welchem sich die Schließfeder 5 befindet, steht durch eine
Düse 9 mit der Außenluft in Verbindung. Mit der bei io abgefederten Anhebevorrichtung
1i kann der Ventilteller :2 von seinem Sitz 6 abgehoben werden. Es besteht selbstverständlich
auch die Möglichkeit, bei .Verwendung 'des Brenners für Wasser- oder Lufterhitzer
o. dgl. eine Öffnung des Gasventiles durch ein Wasserströmschloß bzw. eine Luftströmsicherung
o. dgl. zu bewirken. An den Druckraum 12 des Membranventiles schließt sich der gemäß
der Erfindung durchgebildete Brenner i an.
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Der Brenner besitzt Kapillarbohrungeii bzw. Düsen 14 für die Brennerflammen.
Der Brennerkopf muß so durchgebildet werde@i, daß bei brennenden Flammen ein mit
den Düsen 14. durchsetzter Einsatz 15 möglichst warm wird. Diese Wärme muß sich
gut nach unten übertragen können, außerdem sind die Brennerdüsen so klein zu bemessen,
daß sich bei genügender Erwärmung des Gases eine zu einer Öffnung des VentileS 2
führende Drucksteigerung im Raum z2 ergibt.
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Diese Drucksteigerung entsteht dadurch, daß bei der Erwärmung des
Gases vor bzw. bei seinem Durchtritt durch den Wärmekörper das spezifische Gewicht
des Gases geändert wird. Infolge dieser Änderung des spezifischen Gewichtes wird
die Ausflußstärke des Gases aus den Brennerdüsen, ohne daß sich deren Durchgangsquerschnitt
ändert, geringer. Da jedoch der Gaszufluß in unverminderter Stärke bestehen bleibt,
so ergibt sich infolge Verringerung des Gasausflusses eine Druckerhöhung. Diese
Druckerhöhung bewirkt eine Offenhaitung des mit der Vorrichtung z i geöffneten Ventiles
6. Dabei muß die Druckerhöhung so groß werden, daß die Kraft der Feder 5 überwunden
wird. Die Federkraft läßt sich der erzielbaren Druckerhöhung anpassen. Da die Verminderung
der Ausflußstärke bei brennenden Flammen und somit bei erwärmtem Gas sich bei gegebenen
Brennerverhältnissen nicht ändert, so ist für eine Offenhaltung des V entiles ein
gleichbleibender Eingangsdruck ausschlaggebend.
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Gehen die Flammen aus, so erkaltet das Gas an den Austrittsdüsen und
die ausströmende Gasmenge vergrößert sich. Hierdurch tritt ein Druckanfall vor dem
Brenlier ein. Dieser verminderte Druck kann die Kraft der Feder 5 nicht mehr überwinden,
so daß sich dann das Ventil 6 schließt. In solchen Fällen, bei denen eine zu starke
Erwärmung der Membranen durch den Brenner zu befürchten ist, kann auch eine Trennung
des Brenners von dem Membranventil '`-urgenommen werden, so daß dann der Druckraüin
über eine Rohrleitung mit dem Membranventil in Verbindung steht.
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Für den Brennereinsatz (Feg. 3) eignet sich am besten eine keramische
Masse mit Wärmeübertragungsstegen 16. An Stelle der keramischen Masse kann auch
ein geeignetes Metall oder sonstiges Material verwendet werden, welches dieselben
Wirkungen zeigt.
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Es erweist sich als zweckmäßig, zur Erzielung eines gleichbleibenden
Druckes einen Druckregler vor das Membrailventil 6 zu schalten. , Um einen besonderen
Druckregler in der Gaseingangsleitung zum Gerät zu ersparen, ist in Fig. 2 das Steuerventil
mit einem Druckregler zu einer Baueinheit vereinigt.
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' Der Sperrventilteller z steht durch' eine Hohlspindel 2o mit der
Membran 3 in Verbindung. Diese ist durch eine bei 4 einstellbare Feder 2r belastet.
Es herrscht somit in diesem Raum 22 der im Raum 12 bestehende Druck p3. Über der
Membran 3 befindet sich eine durch ein Gewicht 23 belastete Druckregelmeinbran 24.,
welche über die Hohlspindel 25 mit dem Druckregelventilteller 26 verbunden ist.
Der Raum 27 über der Druckregelmembran wird gegenüber dem Eingangsraum 7 durch eine
Membran 28 abgesperrt und steht mit der Außenluft in Verbindung.
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Zwischen deal beiden Ventiltellern entsteht ein geregelter Druck p2,
der auch im Rauen 29 herrscht. Bei erkaltetem Brenner und somit bei Drucklosigkeit
im Raum 12 und 22 vermag der im Raum 29 herrschende Druck bei Einwirkung auf die
Membran 3 entgegen der Wirkung der Feder 21 das Ventil 2 nicht mehr offen zu halten.
Bei Vollbrand der Brenner steigt, wie oben erwähnt, der Druck p3 im Raum 12 und
somit im Raum 22 so stark an, daß er in Verbindung mit der Feder 21 den Druck p2
überwindet und das Ventil 2 zu öffnen vermag.
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Zum Entzünden des Brenners muß iriit dem ' abgefederten Stößel i i
i das Membransystem 3, 20, 2 so lange angehoben werden, bis der Brenner waren genug
ist, und in den Räumen 12, 22 der erforderliche Druck p3 vorhanden ist, der die
Membran 3 in geöffneter Stellung zu halten vermag.
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In der Nebenstromschaltung Fig. 5 ist in der Hauptleitung 7 zu einem
normalen Brenner 30 ein Membränventil eingesetzt. Die Sperrmembran 3 steht
über eine mit einer Düse 40 besetzte hohle Ventilspindel 31 mit dem Ventilteller
:2 in Verbindung, der durch die Feder 5 in Schließstellung gehalten wird.
Vom
Eingangsdruck 7 gelangt ein `:ebenstrom zum Raum 32 über der Membran 3 und von hier
durch die Nebenleitung 33 zu einem Zündbrenner 34. Dieser besitzt z. B. nach Fig.
3 oder 4 in derartiger Anordnung mehrere Brennerdüsen 14 von solcher Bemessung,
daß sich bei brennenden Zündflammen der Brenncrkopf und somit das darin befindliche
Gas sehr stark erwärmt. Infolge der ErwärnYung des Gases wird der Ausfluß geringer,
und der Druck im Raum 32 steigt s0 weit an, daß das Ventils entgegen der Wirkung
der Feder 5 von seinem Sitz abgehoben wird und das Gas zum Hatiptbrenner
30 gelangen kann. Gehen die Zündflammen aus, so erkaltet der Zündkopf 34,
und der Druck im Raum 32 sinkt, so daß die Feder 5 das Ventil 2 schließt. In dieser
Schließstellung sperrt ein Hilfsventil 35 den Ausgang der hohlen Ventilspindel ab,
so daß kein Gas mehr zum Zündkopf 34 gelangen kann. Zur Öffnung des Ventiles 2 kann
dieses durch eine Stoßvorrichtung i i i entgegen der Wirkung der Feder ioo vom Ilauptventilsitz
6 abgedrückt werden.
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Ein derartiges Ventil besitzt einen Verbrauchsdruck, dessen Höhe in
Abhängigkeit von der Druckhöhe im Raum 32 steht.
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Bei einem Membranventil nach Fig.6 ist die Membran 3 dem vollen Vordruck
ausgesetzt, und der ,an dieser angesetzte Ventilteller 2 arbeitet entgegen der Strömungsrichtung
des Gases von unten aus mit einem Ventilsitz 6 zusammen. Der Vordruck steht über
eire Düse 4o mit dem Raum 32 über der Membran 3 in Verbindung. An diesen Steuerraum
3 2 schließt sich an eine Nebenleitung 33 entsprechend der Fig. 4. ein Zündbrenner
an. Bei erkaltetem Zündbrenner ergibt sich auch hier, wie oben beschrieben, infolge
des erkalteten Gases eine erhöhte Gasausströmung (furch die Brennerdüsen und somit
eine Druckminderung im Raum 32, so daß der Vordruck das Ventil 2, 6 geschlossen
hält. Das den Steuergaseintritt zum Raum 32 über der Membran 3 absperrende Ventilchen
35 steht mit einer Anhebevorrichtung ii2 in Verbindung, so daß bei noch geschlossenem
Hauptventil 6 der Steuerstrom über den Raum 32 und die Leitung 33 freigegeben und
der Zündbrenner entzündet werden kann. Ist der Zündbrenner genügend warm, so ergibt
sich, wie oben beschrieben, eine Drucksteigerung im Steuerraum 32, wodurch
das Ventil 6 geöffnet wird. In der größten Offenstellung legt sich der Ventilteller
2 an einen Anschlag 41 an.
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Es besteht auch die Möglichkeit, bei einem Ventil nach Fig.5 die Gasströmung
umgelehrt verlaufen zu lassen, jedoch müssen dann die Feder 5 und das Ventilchen
35 in Wegfall kommen. Eine derartige Ventilanordnung zeigt Fig. ,^. Die Wirkungsweise
gestaltet sich in ähnlicher Weise wie bei dem in Fig. 6 dargestellten Ventil
6.
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Bei einer weiteren Nebenstromschaltung in Fig.S arbeitet die dem Vordruck
ausgesetzte Membran 3 von oben aus mit einem Hauptstrom-Ventilsitz 6 zusammen. Eine
Zweigleitung 42 führt zu einem am besten aus einem Kapillarrohr bestehenden Anwärmekörper
43. An diesen schließt sich eine Ableitung .14. zum Steuerraum 32 über der Membran
3 an. Der Steuerraum 32 wird durch eine mit einer Düse 45 besetzte Leitung 46 entlüftet,
welche zur Erzielung einer Anzündflamme 47 am Brenner 3o endigt. Der Anwärmkörper
43 liegt _ im Bereich der Hauptbrennerflannnen. Zur Inbetriebsetzung der Anlage
wird zunächst das Ventil 4.8 für den Gasdurchgang zur Zündflamme 47 geöffnet und
hierauf (las Ventil :2 mit dem Stößel i i i hochgehoben. Die Hauptbrennerflammen
entzünden sich und erwärmen das Kapillarrohr 43. Das darin befindliche Gas erwärmt
sich und bewirkt in diesem Zustande einen geringeren Gasfluß zum Steuerraum 32,
so daß infolge des hier herrschenden#geringeren Drukkes der höhere Vordruck das
Ventil 2, 6 in der Öffnungsstellung zu halten vermag. Die Kapillarbohrung im Anwärmkörper
43 muß zur Erzielung einer Offenhaltung des Hauptventiles in einem bestimmten Verhältnis
zur Düse 45 stehen. Ebenso muß wie bei den übrigen Schaltungen ein konstanter Vordruck
vorhanden sein. Gehen die Brennerflamrnen aus, so erkaltet das Gas im Anwärmkörper,
der Zufluß zur Steuerkammer 32 vergrößert sich wieder so stark, daß die Membran
3 nach unten sinkt und das Ventil 2, 6 schließt.