具有模块化结构的燃气调节单元和燃气调节阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及以模块化的方式构造的燃气调节单元(100)，特别是用于调节被供给到燃气燃烧器的燃气的量，并且涉及作为一个整体以模块形式构造的、并能用于前述模块化构造的燃气调节单元的燃气调节阀(1)。
【专利说明】具有模块化结构的燃气调节单元和燃气调节阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及以模块化的方式构造的燃气调节单元，特别是用于调节被供给到燃气燃烧器的燃气的量，并且涉及整体上作为一个模块构造、并能用于这种类型的模块化燃气调节单元的燃气调节阀。
【背景技术】
[0002]用于燃气/空气混合装置、特别是用于燃气燃烧器的各种燃气调节阀和燃气安全阀，是从现有技术已知的。欧洲专利申请EP0834695 Al公开了一种用于燃气燃烧器的混合装置，在其壳体中设置了电磁操纵的关闭元件，以便打开和关闭到阀座的燃气流动。在这种情况下，阀座本身由壳体或与其一体形成的混合装置的部分形成。在该现有技术中使用的平面阀不适合用于调节燃气的量，因为它们基本上仅可以被设定为“开”和“关”的位置。通过使用混合装置的壳体部分作为阀座，所述壳体至少在该区域要构造成具有特殊的表面，以便能够确保密封性。一旦外壳已经产生，这通常就必须复杂精加工阀座。
[0003]EP2048439 Al还公开了整合在径向风扇壳体内具有阀体的燃气调节器，并将整个调节器的阀座直接设置在位于内部的壳体部分。
[0004]但是，所有已知的方案都具有缺点，燃气调节阀或燃气安全阀必须根据混合装置或风扇的特定的壳体形状特别定制，并且在每种情况下只能用于这一种产品。
【发明内容】
[0005]从这一问题出发，本发明的目的是提供一种燃气调节单元和可在其中使用的燃气调节阀，这两者都可以用于各种壳体类型，特别是混合装置或风扇。此外，本发明的目的是减少用于燃气调节的适当单元的装配时间，并缩短将要执行的功能和气密性测试。
[0006]这些目的是通过根据权利要求1所述的燃气调节阀，并通过根据权利要求10所述的燃气调节单元来实现的。
[0007]根据本发明所述的燃气调节阀包括:具有进气口的壳体，保持在所述壳体且设置为在第一和第二轴向方向上可移动的阀体，阀座，在第一轴向方向作用在阀体上的至少一个第一弹簧，在轴向方向上可以移动、直接或间接地与阀体结合的轴，一个驱动器，其作用在轴上，并移动所述轴，进而在轴向方向以预定纵向部分移动所述阀体，用于打开和关闭所述燃气调节阀，所述燃气调节阀其整体形成为一个可更换模块。在这方面，燃气调节阀不需要履行任何安全功能。
[0008]“可更换模块”应被理解为是指该燃气调节阀形成为一个独立的组成部分，并且可以与另外的部件进行组合。由于配置成模块，所述燃气调节阀可以通过合适的接口连接到为此目的提供的任何给定的元件并且也可以除去。与阀体直接或间接结合的轴的特征，应理解为是指燃气调节阀中作用在阀体以在轴向方向上移动其位置的任何结构，无论所述轴是否被设置作为附加部件或本身被设置在驱动器上。所述轴最好是金属的。
[0009]在一个优选实施方式中，所述壳体的至少一部分被形成为插入筒，从而形成为一个模块的燃气调节阀可以构造得紧凑并且可以插入或拧入风扇装置或燃气/空气混合装置的壳体。这种情况下，如果螺纹、凸缘或类似的可释放的紧固装置被设置在壳体的外部构成插入筒，这是有利的。确定燃气流或燃气量的组件被容纳在该类型的插入筒中，并因此当插入筒拧入相应的壳体中时位于燃气流的通路上，也是有利的。在这里，“插入筒”被定义为一个外壳部分，其适于被插入到另一个组件，除了形状上适当的适应，不需要在其它组件上设置任何进一步的结构特征。
[0010]通过对比燃气量的气动调节，如在现有技术EP0834695A1中使用的，根据本发明提供了使用电子致动的步进电机作为燃气调节阀的驱动器。通过在第一轴向方向上移动的步进电机和轴，在阀体上施加增加的力，该力抵消第一弹簧的弹簧力，直到阀体从阀座释放并放开燃气流。
[0011]在一个有利的实施方式中，燃气调节阀上形成有一个直接的压力调节器，所述阀体通过膜被保持在中心，且燃气在该膜和阀座之间在轴向方向进入，从而使燃气压力作用在第一轴向方向抵着所述膜，在第二、相反的轴向方向抵着阀体或抵着径向向外延伸的阀体的部分。因此，阀体处于力的平衡状态，在第一轴向方向受到第一弹簧的弹簧力、抵着保持阀体的膜的外压力和燃气压力，在第二轴向方向上受到燃气压力和作用在阀体上的驱动器的力。
[0012]在步进电机的优选实施例中，这确保了只需要驱动器小幅升程，以从阀座以预定方式在所述第二轴向方向上松开阀体，并由此在每单位时间解除预定量的燃气。根据本发明的具有力的平衡状态的直接压力调节器的配置允许为燃气通路提供15-35毫米、优选15-25毫米的更大的通道直径，因此，阀体从阀座所需的升程就会大幅度降低，并且不超过3-8毫米，优选3-5毫米。在根据现有技术的燃气调节阀，需要1mm的升程。通过降低在轴向方向上必要的升程，产生此轴向运动的步进电机可以设置成一种非常简单和相对低成本的结构，这导致了以模块化方式构造的燃气调节阀的总成本显著减少。壳体的直径和燃气调节阀的打开的燃气通路的大小，也可以得到比从现有技术中公知的调节器大得多的尺寸，而不会损害调节精度。作为壳体的外直径，按照本发明的尺寸“c”最好是30-50毫米、优选30-40毫米，作为打开的燃气通路的尺寸，其具有2-5毫米的间隙宽度“b”。
[0013]阀体在第二轴向方向上的运动，可以进一步更准确地调节，因为第二弹簧布置在所述轴和所述阀体之间，并在第二轴向方向上作用在阀体上。当使用步进电机时，该阀体的预定开口位置可以通过单步或半步的方式以电子方式致动。为了促进紧凑的结构，在一个优选实施例中，第二弹簧布置在所述中空阀体内并沿驱动器或步进马达的轴在轴向方向上延伸。在根据本发明的一个有利的实施方式中，所述阀座是由燃气调节阀的壳体的部分构成，更具体地由插入筒的部分构成，并且因此可以尽可能多地省略模块化燃气调节阀内的额外的组件，并且因此可以使结构尽可能小，特别是在轴向方向上。在一个有利的实施方式中，所述部分在径向方向上从所述燃气调节阀的形成为插入筒的壳体朝向中心延伸，并形成边缘区域在径向上朝向内部的阀座。
[0014]直接压力调节器可以通过一个最好是金属的密封板与驱动器、更具体地说步进马达分离，所述密封板被布置在步进电机和膜之间。在密封板的中央区域设置孔，所述轴延伸穿过所述孔，并且在驱动器、更具体地说步进马达与阀体之间产生间接的连接。所述密封板不完全密封直接压力调节器，而是在所需的标准(例如:DIN-EN13611)的范围内密封，这样在故障事件中一定量的燃气(小于70升/小时)才可通过密封板中的孔逸出。具有密封板的燃气调节阀的一个实施例有利的是，所使用的该驱动器、更具体地说步进电机，本身不必须是气密的，因此显著便宜。
[0015]根据本发明的另一方面，上述燃气调节阀结合了同样形成为模块的燃气安全阀，来构成以模块化的方式构造的燃气调节单元，特别是用于调节被供应到燃气燃烧器的燃气的量。在这种情况下，形成为模块的燃气调节阀与形成为模块的燃气安全阀被布置成一排，使得在流动方向上观察时，所述燃气安全阀在燃气调节阀的上游。
[0016]通过使用每个都构成为模块的两个部件，减少了开发时间，因为每个模块只需要开发一次，但是可以在以后用于各种终端产品，例如通风风扇壳体、燃气阀壳体或燃气/空气支管。此外，各模块可以分别生产并测定其功能，其中用于将要设计的模块化阀的测试设备可以显著小于那些需要在现有技术中用于作为整体的组件、例如其上设置有安全阀和燃气调节阀的通风风扇壳体的测试设备。
[0017]模块化结构也具有如下优点，形成为模块的多个分别的燃气调节阀和燃气安全阀可以平行连接到于各自的最终产品，从而可以以简单且低成本的方式获得更大的功率和调制范围。
[0018]在一个优选实施例中，所述燃气调节单元只设置一个燃气安全阀，并且该安全阀被形成为双安全阀。因此可以兼顾到配置在燃气通路上的组件对双重密封的需要，又不需要为此设置如使用两个单独的安全阀的情况下所需的过大的空间。在这种情况下将燃气安全阀设置成同轴阀也有利的，因为这是特别紧凑的，并且在最终设置阀的组件上所需的表面积小于从现有技术中已知的解决方案。
[0019]除了燃气调节阀，燃气安全阀优选也具有筒状壳体，它具有用于可释放地紧固到燃气阀壳体、通风风扇壳体或支管的装置。在一个有利的实施例中，在每种情况下在两个模块化阀的筒状壳体部分外边设置的密封装置用于密封燃气阀壳体、通风风扇壳体或支管上的模块。由于各自壳体中的筒状结构，这可以以便宜的密封环的形式发生，所述密封环以在燃气阀壳体、通风风扇壳体或支管与相应模块之间密封的方式引入。
[0020]由于对渗漏的保护和燃气调节都由模块化的燃气安全阀和燃气调节阀专门执行，在燃气阀壳体、通风风扇壳体或支管上关于材料或表面性质不必有特殊的要求，这也是有利的。有必要做出的唯一规定是在各情况下与模块或筒状壳体匹配的、各自的模块被插入并可拆卸地固定的容纳区域。在特别简单的实施例中，模块化阀和燃气阀壳体、通风风扇壳体或支管每个都包括互补的螺纹。然而，其他类型的紧固件，如法兰螺纹接头、夹子连接或现有技术中已知的其它解决方案也是可能的。
[0021]包括具有构造成模块的燃气调节阀和构造成模块的燃气安全阀的燃气阀壳体、通风风扇壳体或支管的组合单元的尺寸，比燃气调节阀和燃气安全阀不以模块化方式构造的情况中使用到相应的单元至少小20%。当使用以同轴方式构成的双安全阀时，由于没有必要设置第二安全阀，整体大小与从现有技术中已知的解决方案进行比较至少减少40%。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]本发明的其他有利实施例的特征在从属权利要求体现，或与本发明的优选实施例的描述一起在下文中参考附图更详细地描述，其中:
[0023]图1是具有气密驱动器的燃气调节阀的侧剖视图；
[0024]图2是具有非气密的驱动器的燃气调节阀的侧剖视图；
[0025]图3示出了包含了具有同轴双安全阀的燃气调节阀的燃气调节装置；
[0026]图4是具有可插入的、模块化的燃气调节阀和燃气安全阀的通风风扇的透视图；和
[0027]图5是具有可插入的、模块化的燃气调节阀和燃气安全阀的燃气阀壳体的透视图。
[0028]这些附图示意性地并通过举例的方式显示了对理解本发明而言必要的元件，相同的元件在每种情况下用相同的附图标记表示。
【具体实施方式】
[0029]图1显示了具有以步进电机6的形式并配置在直接压力调节器上的驱动器的燃气调节阀I。燃气调节阀I其整体构成为一个可更换的模块，壳体2是被插入到各自的最终产品(例如，燃气阀壳体，通风风扇壳体或支管)并固定在其中的模块的一部分。为此目的，壳体2形成为在操作时布置在所述气流区域并容纳调节单位时间燃气量的组件的筒7。中空的阀体3通过膜9保持在在筒状壳体2中，所述膜9固定在壳体2上，并对步进电机6形成了一个平坦的分界。补偿开口 17允许在膜9上面的区域形成压力补偿。所述壳体2具有在径向方向上向中心延伸并为阀体3形成阀座4的部分14。在在壳体2和阀体3之间设置第一弹簧8，其在第一个轴向方向Yl作用在阀体3上，抵着阀座4推压所述阀体。燃气在膜9和阀座4之间在轴向方向进入燃气调节阀1，因此燃气压力在第一轴向方向Yl抵着所述膜9，在第二、相反的轴向方向Y2抵着阀体3或阀体3的在径向方向向外延伸的部分。因此阀体3上的燃气压力的力施加在两个轴向方向Yl、Y2，从而总体上基本等于零。步进电机6具有轴5，通过该轴可以在第二轴向方向Y2将力间接地施加到阀体3，以便移动所述阀体。在所示的实施例中，在阀体3上设置第二弹簧10，该第二弹簧在轴向方向上延伸，并且步进电机6的轴5在第二轴向方向Y2作用在该第二弹簧上，以便从阀座4释放阀体3。由步进电机6通过第二弹簧10施加的力抵着第一弹簧8的力和在燃气调节阀I外普遍存在的外部压力。阀体3位于处于力平衡状态的燃气压力的力和弹簧力的上方，所以轴5在第二轴向方向Y2的任何轴向运动直接意味着阀体3从阀座4的相应的升程。这种力的平衡使得有可能设计出更大直径的壳体2、阀体3和由3阀体(阀间隙具有开口宽度为b)打开的燃气通路，以使在轴向方向上阀体3从阀座完全需要的升程可被限制到3毫米。壳体2具有30-50毫米的外直径，所述阀体具有15-25毫米的外直径，并且为燃气通路在阀座4打开的圆周阀间隙，具有3-5毫米的开口宽度。
[0030]图2显示了具有直接的压力调节器的燃气调节阀1，其与图1中的相同，并且包括作为筒7的壳体2、阀体3、阀座4、弹簧8、10以及设置在阀座4上的膜9。与根据图1的实施例对比，使用一种非气密性的步进电机6，它通过上壳体2’固定到燃气调节阀I的壳体2，步进电机6通过轴5间接作用在阀体3上，轴5作为阀体3和步进电机6之间延伸杆。在步进电机6与膜3之间设置密封板11，该板在中心区域具有一孔12，轴5延伸穿过该孔。一定量的燃气可以通过孔12逸出。但是量很小，仍然符合相关的国际标准。将密封板11插入壳体2，并通过保持步进电动机6的上壳体2’固定到壳体2上。本结构允许使用非气密的步进电机6，这大约比气密步进电机便宜30%。密封装置13、13’被设置在形成为插入筒7的壳体2上，并防止燃气经过燃气调节阀I逸出到外面。上壳体2’具有外部的孔，通过该孔可以将螺丝(未示出)固定，用于将燃气调节阀I固定到另一组件。在一个替代实施例(未示出)中，上壳体2’被模制成简单的支架，但仍执行相同的功能。在上壳体2’内设置补偿开口 17’，用于压力补偿。
[0031]图3显示了用于调节被供给到燃气燃烧器的燃气量的燃气调节单元100，图2中的形成为模块的燃气阀I以及形成为模块的燃气安全阀20被布置成一排，所述燃气安全阀20被定位在流动方向上观察时在燃气调节阀I的上游。燃气调节阀I和燃气安全阀20都可释放地固定到燃气阀壳体30。不同于从现有技术中已知的解决方案，这两个阀I和20被形成为模块，并且因此它们对燃气阀壳体30没有任何要求，除了需要用于固定的紧固装置。只有空间55必须满足增大的需求。燃气安全阀20形成为同轴双安全阀，并因此只有一个燃气安全阀20就足够确保防止燃气逸出的法律要求。燃气安全阀20还具有插入筒27，其被布置在所述燃气阀30中，且由壳体22的下部构成。电子操作这种类型的燃气安全阀20，以便从阀座24释放阀体23并由弹簧确保双重保护的方式，从现有技术中已知的。根据本发明的对燃气安全阀20上的插入筒27的使用，允许所述阀以模块化的方式插入并固定到所述燃气阀壳体30中。作为紧固装置，它也可以连接附加的螺钉或直接在插入筒27和燃气阀壳体30上提供联锁螺纹。插入筒27也通过密封装置33和33’在燃气阀壳体30上双重密封。因此燃气从右侧(如箭头所示)横向地进入插入筒27，并且如果阀体23已被释放离开阀座24，由于所提供的燃气的压力，所述燃气被推向所述燃气调节阀1，通过阀座经过所述燃气调节阀传递到燃气出口。为了确定该燃气通路，该燃气阀壳体30具有相应的腹板34,34'，所述腹板容纳所述模块并在每种情况下以密封方式由插入筒7、27抵接。
[0032]图4是通风风扇壳体40的透视示意图，其上设置螺纹形式的紧固装置15’，燃气调节阀I和燃气安全阀20可以拧入其中。
[0033]图5是包括用于固定在顶部的燃气调节阀I和燃气安全阀20模块的燃气调节阀壳体30的透视图，该燃气调节阀I和燃气安全阀20设置有可拧入所述燃气阀壳体30中的相应的螺纹15’的螺纹15。
【权利要求】
1.燃气调节阀，包括 -具有进气口的壳体(2)， -保持在所述壳体(2)中并布置成可沿第一(Yl)和第二(Y)轴向方向移动的阀体(3)， -阀座⑷， -至少一个第一弹簧(8)，其在所述第一轴向方向(Yl)上作用在所述阀体(3)上， -轴(5)，其在轴向方向(Y1，Y2)上是可移动的，并且间接或直接地接合所述阀体(3)， -驱动器￠)，其作用在轴(5)上并移动所述轴，进而在轴向方向(Yl，Y2)上以预定的纵向部分移动所述阀体(3)，用于打开和关闭所述燃气调节阀(1)，其中 -燃气调节阀(I)在其整体上形成为可更换的模块。
2.根据权利要求1所述的燃气调节阀，其特征在于，所述壳体(2)的至少一部分形成为插入筒(7)。
3.根据前述权利要求中的至少一项所述的燃气调节阀，其特征在于，所述驱动器(6)是电子致动的步进电机。
4.根据前述权利要求所述的燃气调节阀，其特征在于，使用非气密性的步进电机(6)。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的燃气调节阀，其特征在于，所述阀体(3)由膜(9)保持，并且燃气在轴向方向上在所述膜(9)和所述阀座⑷之间进入，以便燃气压力在所述第一轴向方向上(Yl)抵着膜(9),并在第二、相反的轴向方向(Y2)抵着所述阀体⑶。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的燃气调节阀，其特征在于，在轴(5)与所述阀体(3)之间设置在第二轴向方向(Y2)作用在所述阀体(3)上第二弹簧(10)。
7.根据前述权利要求中的至少一项所述的燃气调节阀，其特征在于，所述第二弹簧(10)被布置在中空的阀体(3)内。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的燃气调节阀，其特征在于，所述阀座(4)由所述燃气调节阀(I)的壳体(2)的部分构成。
9.根据前述权利要求3至8中至少一项所述的燃气调节阀，其特征在于，在步进电机(6)和所述膜(3)之间设置具有一孔(12)的密封板(11)，轴(5)延伸穿过该孔(12)。
10.以模块化的方式构造的、特别是用于调节被供应到燃气燃烧器的燃气量的燃气调节单元，包括根据权利要求1至8中的至少一项的形成为模块的燃气调节阀(I)，以及至少一个形成为模块的燃气安全阀(20)。
11.根据前述权利要求所述的燃气调节单元，其中形成为模块的燃气调节阀(I)和形成为模块的燃气安全阀(20)被布置成一排，并且在所述燃气流动方向上观察时，所述至少一个燃气安全阀(20)在燃气调节阀(I)的上游。
12.根据前述权利要求10至11中至少一项所述的燃气调节单元，其特征在于，形成为模块的燃气安全阀(20)具有壳体(22)、阀体和至少一个阀座(24)，所述至少一个阀座(24)由所述壳体(22)的部分构成。
13.根据前述权利要求10至12中至少一项所述的燃气调节单元，其特征在于，只设置一个由双安全阀构成的燃气安全阀(20)。
14.根据前述权利要求10至13中至少一项所述的燃气调节单元，其特征在于，形成为模块的燃气调节阀(I)和形成为模块的燃气安全阀(20)每一个都具有筒状壳体部分(7，27)，所述筒状壳体部分具有用于可释放地紧固到燃气阀壳体(30)、通风风扇壳体(40)或支管上的装置(15)。
15.根据前述权利要求所述的燃气调节单元，其特征在于，在每种情况下在筒状壳体部分(7，27)的外侧的密封装置(13，13’，33，33’)用于密封燃气阀壳体(30)、通风风扇壳体(40)或支管的模块。
16.燃气阀壳体(30)、通风风扇壳体(40)或支管，包括根据前述权利要求10至15中任意一项所述的燃气调节单元(100)。
【文档编号】F16K31/04GK104246239SQ201380013781
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年3月27日
【发明者】罗兰·克贝尔, 汉斯·约阿希姆·克林克, 恩诺·罗力克 申请人:Ebm-帕普斯特兰茨胡特有限公司