用于可调节煤气加热装置烧嘴的煤气调节和安全阀门.pdf

本发明是一个用于可调节煤气加热装置烧嘴的集成煤气调节和安全阀门。根据本发明，该煤气调节和安全阀门有一个带有两个可操控闭合元件的外壳(1)，这两个闭合元件的轴相互分离，并且在外壳中的进气通道(2)和排放通道(4)之间的气流方形内一个接一个串联延伸。在没有电的情况下，两个闭合元件各借助一个关联的弹簧元件(7，12)快速关闭彼此独立的煤气调节和安全阀门。附加地用于调节煤气气流的第一闭合元件有一个驱动轴(15.1)，这个驱动轴设计成步进发动机(15)的主轴，并且有一个励磁线圈将其围绕。在这个驱动轴末端安装着一个节流部件(8)和与其相距一定距离的第一弹簧元件(7)。此外，第二闭合元件有一个跟一个电枢(9)相连接的关闭部件(8)，其中电枢(9)被安装在一个圆柱形的空腔(18)里并且用于抵抗作用于电枢(9)上的第二弹簧元件(12)的力。这个空腔(18)被一个电枢(9)的励磁线圈(17)围绕，这个励磁线圈(17)被设计成电磁铁的一部分。

1.  用于可调节煤气加热装置烧嘴的煤气调节和安全阀门，其至少有一个带有两个可控制的闭合元件的外壳(1)，两个所述闭合元件的轴是相互分离的，且它们位于所述外壳中的进气通道(2)和排气通道(4)之间在气流的方向内串联，在未通电的情况下，两个所述闭合元件各自借助一个关联的弹簧元件(7，12)快速地关闭所述煤气调节和安全阀门且它们之间互不影响，第一闭合元件还用于调节煤气气流且其包括一个节流阀(8)和与所述节流阀分开的第一弹簧元件(7)，所述第一闭合元件是由主轴螺母系统驱动的，所述主轴螺母系统和一个至少带有一个励磁线圈(16)的电动机(15)连接在一起，第二闭合元件有一个与电枢(9)连接在一起的闭合件(10)，所述电枢(9)位于一个圆柱形空穴(18)内且用于抵抗所述电枢(9)上的第二弹簧元件(12)的压力，所述圆柱形空穴周围环绕着所述电枢(9)的一个励磁线圈(17)，所述励磁线圈被设计成电磁铁的一部分。
2 根据权利要求1所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：在不使用密封管套的情况下将导电的零件直接置于气流中。

3.  根据权利要求2所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述第一闭合元件的步进电机(15)的励磁线圈(16)和所述第二闭合元件的所述电枢(9)的所述励磁线圈(17)都是导电的零部件。

4.  根据权利要求1至3中的任何一项权利要求所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述电枢(9)是一个空芯电枢，所述空芯电枢位于一个圆柱形空穴(18)内，且用于抵抗位于所述空芯电枢(9)内的所述第二弹簧元件(12)的压力。

5.  根据权利要求1至4中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：两个可操控所述闭合元件相互分离的所述轴是任意装在所述外壳(1)里面的。

6.  根据权利要求5所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：两个可操控所述闭合元件相互分离的所述轴在所述外壳里是成直角、平行或者在轴向上成一条直线。

7.  根据权利要求6所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：在设计带有轴向成直线且先后排列的所述闭合元件的所述煤气调节和安全阀门时，要安装一个波形弹性垫圈(6)，所述波形弹性垫圈被安装在两个所述闭合元件的端面之间，它主要用来平衡轴向的容许误差，并用来保证两个所述闭合元件和所述外壳的壁间所需的夹紧力。

8.  根据权利要求1至7中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：在气流方向上，所述进气腔(3)排列在所述进气通道(2)之后，在所述煤气调节和安全阀门处于闭合状态时，所述节流阀(8)借助它的密封面(8.1)紧贴在位于所述进气腔(3)末端的阀座(13)上，锁紧件(10)借助于它的一个密封面(11)紧贴在位于所述排放通道(4)前端的一个阀座(14)上。

9.  根据权利要求1至8中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述节流阀(8)在闭合位置和打开位置之间在所述进气腔(3)中是可以轴向移动的。

10.  根据权利要求1至9中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：阀座(13)和所述节流阀(8)的密封面(8.1)都设计成环形，在所述节流阀(8)处于打开状态时，所述阀座(13)和所述节流阀(8)之间能形成一个环形间隙，以便使进入的气流通过。

11.  根据权利要求1至10中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述外壳(1)由两部分构成，即第一部分外壳(1.1)和第二部分外壳(1.2)，所述第一闭合元件位于所述第一部分外壳(1.1)中，所述第二闭合元件位于所述第二部分外壳(1.2)中。

12.  根据权利要求1至11中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述主轴螺母系统要么是在使用驱动轴(15.1)的情况下被安装在所述电动机内部，要么是在使用发动机轴(15.2)的情况下被安装在所述电动机外部。

用于可调节煤气加热装置烧嘴的煤气调节和安全阀门
技术领域
本发明是一个用于煤气加热装置烧嘴的集成煤气调节和安全阀门。该阀门可适应不断变化的热负荷，该阀门还能快速关闭煤气，尤其是在使用煤气为室内供暖和供应热水时，这些作用发挥得更为突出。
背景技术
各种型号的煤气阀门和安全阀均有两个电控驱动单元，是标准配置，也就是一个快速关闭阀门和一个调节阀门。这两个互不影响的驱动器是由电磁控制的，在断电的情况下回位弹簧将它们关闭。为了调整煤气流，调整阀门另外还由一个比例磁铁或是由一台步进电动机进行精细调节，这样一来这两个驱动器就能够实现快速关闭的功能和调节功能。
根据DE 103 18 569 B3，目前已经有一种用于可调节加热装置烧嘴的煤气调节和安全阀门，该阀门有两个装在一个壳体内的同轴闭合元件，这两个闭合元件位于进气通道和排放通道之间。第一外部闭合元件包含一个驱动轴、一个装在驱动轴下端的节流阀以及对第一闭合元件起作用的第一压力弹簧，这个压力弹簧安装在驱动轴的上部。第二内部闭合元件位于第一弹簧和节流阀之间，该闭合元件有一个空心电枢连接在一起的关闭阀门，这个关闭阀门位于阀座上，目的是为了消除与排放通道相连接的环状间隙。缠绕着驱动线圈的空心电枢位于一个柱状的空腔内，可自由活动，并可承受第二弹簧的压力。
根据DE 101 14 175 C1里对同轴电磁阀的描述，电磁驱动包含两个轴向相叠排列的互不影响的电磁圈，且每个电磁圈都有一个线圈，这两个电磁圈是与两个成轴向相叠排列的电枢共同起作用的，这两个电枢中一个是和内部阀盘连在一起的，另一个是和外部阀盘连在一起的，外部阀门的电枢受一个传动杆的控制，这个连杆连接了内部阀盘和内部阀盘的电驱。
在DE 198 26 076 C1中公开的发明中描述了一种双安全阀。在这种双安全阀门的流动方向上，第一(外部)阀盘围绕着第二(内部)阀盘，这样以来两个阀座就可以结合为一个共同的阀座，这个阀座包围着唯一的阀门开启。在这种双安全阀门中还安装了一个线圈，这个线圈作用于一个同内部阀盘连接在一起的电枢。外部阀盘在闭合方向从后部夹住内部阀盘，所以在开启内部阀盘的时候，外部阀盘也会由内部阀盘开启。本发明的不足之处是，两个阀盘只能一起被打开，没有一种两个执行器互不干扰的工作方式。
根据DE 195 25 384 C2以及与此几乎相同的EP0 757 200 B1，还有另外一种带两个执行器的双安全电磁阀门。这两个执行器相互交叠安装在一个共同的轴上，第一执行器作为电磁电枢有一个空心电枢，第二执行器的电枢能够沿着共同的轴纵向移动突起，这两个执行器只安装了一个电磁驱动，空心电枢和电枢突起进入该电磁驱动。尽管利用这种双安全阀门已经能够实现结构紧凑，但是阀盘和执行元件能够轴向移动，而且阀盘和执行元件前后排列安装，这就导致轴向过高。
在DE 103 61 918 A1中描述的是一个带有电机和安全闭合功能的气密阀门传动，为阀门传动配备的步进电动机是由一个带有集成主轴螺母系统的旋转转子组成，这个集成主轴螺母系统的作用是将旋转改变为平移。作为主轴的一个调节杆是和一个阀座连在一起的。在转子旋转的时候，调节杆顺着电机轴在轮毂里穿过阀门里的集成扭转止动器滑动。为了保障安全调节的功能，还配备了一个回位弹簧。本发明的显著特点就是，阀门传动是由一个电机和一个带有连贯调节杆的阀门组成的，设计成螺旋弹簧的回位弹簧是位于电机的驱动一侧，作为连接原件之后阀门的第一元件，回位弹簧与容纳它的阀体相连接，它还通过连接元件与电机的转子相连接。
目前已经存在的煤气阀门的缺点是，由于所需零件较多，所以必须允许有较大的公差链和调节路径的叠加，这样以来安装费用会很高，而且还会导致装置容易受到干扰。
目前技术中所存在的这些煤气阀门的另外一个明显的缺点是：为了实现外部的气密性，必须配备一个密封的轴套，然而这个轴套会使煤气阀门驱动件的机械性能受到限制。
发明内容
现在本发明的任务主要是设计一种用于可调节煤气加热装置的烧嘴的煤气调节和安全阀门，这个阀门是用于保障两项快速关闭功能和一项调节功能的实现，而且该阀门安装起来比较容易。在这阀门装置中，为其配备的两个闭合元件完全机械退耦。
根据本发明，用于可调节的煤气加热装置烧嘴的煤气调节和安全阀门至少包括一个带有两个可操控闭合元件的外壳，这两个闭合元件的轴是分体式的，位于进气通道和排放通道之间，与煤气流动的方向成一直线，在这里，第一闭合元件在进气通道的方向上起作用，第二闭合元件在排放通道的方向上起作用。在未通电的情况下，这两个闭合元件各自借助于一个附属的弹簧元件快速关闭煤气调节和安全阀门，这两个闭合元件之间是互不干扰的。为调整煤气气流附加的第一闭合元件包含一个节流阀以及一个与之分开的第一弹簧元件。第一闭合元件是由一个集成主轴螺母系统驱动的，这个主轴螺母系统与一个至少带有一个励磁线圈的电动机相连接。与此相反，第二闭合元件有一个和电枢连接在一起的锁紧件，这个电枢安装在一个圆柱状的空腔里，它是用于抵抗装在它上面的第二弹簧元件的力量的。这个圆柱状的空腔周围环绕着一个励磁线圈，这个励磁线圈是一个电磁铁的一部分。
与目前的技术水平相比，这个发明的显著优点是：这两个闭合元件彼此是完全机械退耦的。另外，在不用气密套管的情况下，也能够在直线驱动的空穴里和(或者)电磁铁的空穴里实现较大的调节力。由于没有气密绝缘外壳，导电的零件，尤其是第一闭合元件的作为电机的步进电动机的励磁线圈和第二闭合元件的电枢的励磁线圈都被置于气流中。通过实验可以证明，本发明的煤气调节和安全阀门最高能够多产生30％的调节力，这就能够提高运作时的安全性。也就意味着用同样的力量，本发明的煤气调节和安全阀门更加经济。
本发明的设计中一个很大的优点就是，外壳是由两部分组成的，第一闭合元件是在外壳的第一部分里面，第二闭合元件是在外壳的第二部分里面。这个外壳是个圆柱体，其中进气通道和吸入腔是在第一端面，排放通道是在第二端面。通常情况下，制作煤气调节和安全阀门时，外壳这两部分连接的方式能够使它们端面上的墙壁绝缘物挨在一起，使用一个密封元件就能把它们相互隔绝。
第二闭合元件的电枢既可以做成实芯电枢，也可以做成空芯电枢。空芯电枢装在圆柱形的空腔内用来抵抗空芯电枢内第二弹簧元件的力量。通过使用实芯电枢使第二弹簧元件在实芯电枢外发生作用。
本发明的主轴螺母系统既可以装在电机的内部也可以装在电机的外部。如果将其装在电机的内部，螺母和转子由电机的励磁线圈驱动，这种情况下主轴就是驱动轴。如果将主轴螺母系统装在电机的外部，螺母则由电机轴驱动。
这两个可操控闭合元件的相互分离的轴能够任意装在外壳中，但最好是两个轴成直角作为角阀或者两轴平行或成轴向前后排列在一条直线上。
在设计带有成轴向前后安装在一条直线上的闭合元件的煤气调节阀门和的安全阀门时，还附加了一个波形弹性垫圈，弹性垫圈安装在两个闭合元件的端面之间，它主要是用来平衡轴向的容许误差和保障这两个闭合元件与外壳壁所需的压紧力。
根据本发明的方案，按煤气流动的方向进气腔排列在进气通道之后，在煤气调节和安全阀门闭合的状态下，节流阀借助于它的一个密封面紧贴在位于进气腔末端的阀座上，锁紧件借助于它的一个密封面紧贴在位于排放通道前端的一个阀座上。节流阀在闭合位置和打开位置之间在进气腔中是可以轴向移动的。
两个闭合元件的共性在于，它们各自都加负荷一个有偏压的弹簧元件。这两个闭合元件功能上明显的区别在于，第一闭合元件是用来使煤气流适应不同的热负荷，第二闭合元件仅仅是一个安个闭合装置。第一闭合元件借助于一个线性驱动顶住弹力从闭合位置向打开位置移动。与此相反，第二闭合元件则借助于一个电磁铁固定在它的打开位置。
由于这两闭合元件的功能和运作方式都互不影响，在出现故障或错误时，本发明中的煤气调节和安全阀门不会完全关闭。
根据调节煤气加热装置的烧嘴所需的煤气气流来选择第一闭合元件的节流阀的形状和阀门特性曲线。但是最好选用步进式阀门特性曲线，因为这样可以更好地稳定不断变化的供应压强，并且还能防止调整电路动荡引发的危险。
当煤气调节和安全阀门在没电的情况下被打开时，第二闭合元件的锁紧件就会起到一个安全关闭装置的功能。在电压消失的时候，位于空芯电枢内的第二弹簧元件或者实芯电枢外的第二弹簧元件放松，这样排放通道就能借助锁紧件被密封起来。
在本发明中，阀座和节流阀的密封面都是环形的，在节流阀处于打开状态时，阀座和节流阀之间形成一个环状间隙，以便气体进入。
本发明的另一个优点是，煤气调节和安全阀门仅仅是由很少的几个零件构成的，这样以来，一方面提高了预加工率，另一方面还降低了受干扰性。
在纵向延伸的煤气调节和安全阀门中煤气基本上是按照外壳的纵向轴线的方向流动，方向不会有较大的改变，所以，在煤气调节和安全阀门以及它的闭合元件处于打开状态时产生的压力损失相对较小。此外，在外壳内还有一个用于煤气流动的通道，这个环形的通道围绕着两个闭合元件从进气通道延伸至排放通道。
与目前的技术水平相比，本发明的优点和特征主要体现在以下几点：
·由于两个闭合元件的轴互相分离并且前后排列在一条直线上，不要密封轴套煤气调节和安全阀门就能具有更高的调节力，并能更好地发挥作用。
·通过一个位于阀门外壳内壁上的密封管套连接电机和磁体，用简单的电控系统控制和调节阀门。
·使用的零部件较少，这样可以降了生产成本。
·两个闭合元件都完全机械退耦，这能够提高了断电时的安全性。
·这两个闭合元件分别用一个有预压的弹簧元件加负荷，所以都能达到快速闭合的效果。
·为了使煤气气流适合不断变化的热负荷，第一闭合元件的节流阀还有调节的功能。
·第一闭合元件的驱动是一个直线的驱动，第二闭合元件的驱动是个电磁铁。
附图的简要说明
仔细研究下面对于本发明样例的详细说明和图后，就更容易理解和评价本发明的目标和优点了。
图1：带有安装在发动机内部的主轴螺母系统的煤气调节和安全阀门在两个闭合元件打开时的剖面图示。
图2：带有安装在发动机内部的主轴螺母系统的煤气调节和安全阀门在两个闭合元件闭合时的剖面图示。
图3：带有安装在发动机外部的主轴螺母系统的煤气调节和安全阀门在两个闭合元件闭合时的剖面图示。
具体实施方式
图1和图2展示的是根据本发明所生产的同一个带有装在发动机内部的主轴螺母系统的煤气调节和安全阀门在闭合状态和打开状态时的剖面图示。煤气调节和安全阀门是由一个由两部分组成的外壳构成的，外壳的第一部分如图1.1，第二部分如图1.2。图1.1和1.2这两部分外壳的连接部分是在其外部用螺丝固定并密封起来。进气通道2和顺着气流方向与其相接的进气腔3位于第一部分外壳(图1.1)的末端。排气腔位于第二部分外壳的末端。外壳内部有两个核心元件，它们分别是在进气通道2的方向上起作用的第一闭合元件和在排放通道的方向上起作用的第二闭合元件。这两个闭合元件的轴相互分离，并且在进气通道2和排放通道4之间在一条直线上先后延伸。第一电控闭合元件在第一部分外壳1.1中从连接处19一直延伸到进气腔3。第二电控闭合元件在第二部分外壳1.2中从连接处19一直延伸到排气腔4。在煤气调节和安全阀门内，煤气是在通道5中流动，通道5一般设计成环形，它从进气腔3延伸到排气通道4，这里在不使用密封管套的情况下将导电的零件直接置于气流中。第一闭合元件有设计成直线驱动主轴15的驱动轴15.1，在驱动轴15.1的末端有一个节流阀8，在它的另一端，也就是在外壳的两个部分1.1和1.2的连接处是第一弹簧元件7。步进电机还包括带有转子的电动机15的线圈16，这个转子是和移动的驱动轴15.1连在一起的。由转子的旋转转变成驱动轴的移动15.1借助主轴螺母系统在电动机15中完成。与此相反，第二闭合元件包括一个与空芯电枢9连在一起的闭合件10，空芯电枢9是在一个圆柱状的空穴18中，空穴18被空芯电枢9的励磁线圈17围绕，这个励磁线圈17是电磁铁的一部分。空芯电枢9可以抵抗位于空芯电枢9内的第二弹簧元件12的力量。在断电的情况下，这两个闭合元件借助于它们的弹簧元件7和12快速关闭煤气调节和安全阀门。在使用线性驱动时，第一闭合元件用于调节煤气气流。第一闭合元件的节流阀8在进气腔3的打开位置和闭合位置之间可以轴向活动。如图1所示，在煤气调节和安全阀门处于闭合状态时，节流阀8借助密封面8.1紧贴在位于进气腔末端的阀座13上。在闭合状态下，闭合件10借助于它的密封面11来关闭排气腔，密封面11紧贴在位于排放通道4前端的阀座14上。阀座13和节流阀8的密封面8.1都是环形的。如图2所示，在节流阀8打开的状态下，在阀座13和节流阀8之间为进入的煤气形成了一个环形空穴。节流阀8最好是圆锥形的。在第一部分外壳1.1与第二部分1.2的连接部分19有个波形弹性垫圈6，这个弹性垫圈有一部分延伸过了煤气调节和安全阀门的横截面，它位于两个闭合元件的端面之间。弹性垫圈6有一部分是和两个闭合元件相接触的，首先确保能够平衡两个闭合元件的轴向容许误差。其次，弹性垫圈6还产生了所需的两个闭合元件与外壳内壁的压紧力，更确切地说是预应力。
图3展示了带有安装在电动机15外部的主轴螺母系统的煤气调节和安全阀门在两个闭合元件闭合时的剖面。图3中使用了图1和图2的一些代号。煤气调节和安全阀门的基本构造与图2中所显示的相吻合，不同之处在于，电动机15有一个发动机轴15.2，在发动机轴15.2的末端是主轴螺母系统，该系统位于电动机15的外部。所以由发动机轴15.2的转动向为节流阀8的移动的转变是在电动机15外部借助于主轴螺母系统实现的。
图中代号说明：
1     外壳
1.1   第一部分外壳
1.2   第二部分外壳
2     进气通道
3     进气腔
4     排放通道
5     通道
6     波形弹性垫圈
7     第一弹簧元件
8     节流阀
8.1   节流阀的密封面
9     电枢
10    闭合件
11    闭合件的密封面
12    第二弹簧元件
13    节流阀的阀座
14    闭合件的阀座
15    线性驱动器，电动机
15.1  驱动轴
15.2  发动机轴
16    电机线圈
17    电枢的励磁线圈
18    空穴
19    连接部分
20    环
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.用于可调节煤气加热装置烧嘴的煤气调节和安全阀门，其至少有一个带有两个可控制的闭合元件的外壳(1)，两个所述闭合元件的轴是相互分离的，且它们位于所述外壳中的进气通道(2)和排气通道(4)之间与气流的方向内成一直线，在未通电的情况下，两个所述闭合元件各自借助一个关联的弹簧元件(7，12)快速地关闭所述煤气调节和安全阀门且它们之间互不影响，第一闭合元件还用于调节煤气气流且其包括一个节流阀(8)和与所述节流阀分开的第一弹簧元件(7)，所述第一闭合元件是由主轴螺母系统驱动的，所述主轴螺母系统和一个至少带有一个励磁线圈(16)的电动机(15)连接在一起，第二闭合元件有一个与电枢(9)连接在一起的闭合件(10)，所述电枢(9)位于一个圆柱形空穴(18)内且用于抵抗所述电枢(9)上的第二弹簧元件(12)的压力，所述圆柱形空穴周围环绕着所述电枢(9)的一个励磁线圈(17)，所述励磁线圈被设计成电磁铁的一部分，在不使用密封管套的情况下将导电的零件直接置于气流中。
2.根据权利要求1所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述第一闭合元件的步进电机(15)的励磁线圈(16)和所述第二闭合元件的所述电枢(9)的所述励磁线圈(17)都是导电的零部件。
3.根据权利要求1或2所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述电枢(9)是一个空芯电枢，所述空芯电枢位于一个圆柱形空穴(18)内，且用于抵抗位于所述空芯电枢(9)内的所述第二弹簧元件(12)的压力。
4.根据权利要求1至3中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：有一个波形弹性垫圈(6)，所述波形弹性垫圈被安装在两个所述闭合元件的端面之间，它主要用来平衡轴向的容许误差，并用来保证两个所述闭合元件和所述外壳的壁间所需的夹紧力。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：在气流方向上，所述进气腔(3)排列在所述进气通道(2)之后，在所述煤气调节和安全阀门处于闭合状态时，所述节流阀(8)借助它的密封面(8.1)紧贴在位于所述进气腔(3)末端的阀座(13)上，锁紧件(10)借助于它的一个密封面(11)紧贴在位于所述排放通道(4)前端的一个阀座(14)上。
6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述节流阀(8)在闭合位置和打开位置之间在所述进气腔(3)中是可以轴向移动的。
7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：阀座(13)和所述节流阀(8)的密封面(8.1)都设计成环形，在所述节流阀(8)处于打开状态时，所述阀座(13)和所述节流阀(8)之间能形成一个环形间隙，以便使进入的气流通过。
8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的煤气调节和安全阀门，其具有以下特点：所述外壳(1)由两部分构成，即第一部分外壳(1.1)和第二部分外壳(1.2)，所述第一闭合元件位于所述第一部分外壳(1.1)中，所述第二闭合元件位于所述第二部分外壳(1.2)中。
9.根据权利要求1至8中的任何一项所述的煤气调节和安个阀门，其具有以下特点：所述主轴螺母系统要么是在使用驱动轴(15.1)的情况下被安装在所述电动机内部，要么是在使用发动机轴(15.2)的情况下被安装在所述电动机外部。